JP2012239117A

JP2012239117A - アンテナ装置及びこれを用いた無線通信機器

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Publication number: JP2012239117A
Application number: JP2011108188A
Authority: JP
Inventors: Naoki Sotoma; 尚記外間; Takeshi Ohashi; 武大橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-12-06

Abstract

【課題】プリント基板上の面積が広く占有されることがなく円偏波で動作するアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１は、プリント基板３０の主面に設けられた第１及び第２のアンテナ素子１０，２０を備えている。第１のアンテナ素子１０は、プリント基板の第１のエッジ３０ｅ_１に近接して設けられた容量給電方式の直線偏波アンテナであり、その偏波方向は第１のエッジ３０ｅ_１と平行である。第２のアンテナ素子２０は、第１のエッジ３０ｅ_１と直交するプリント基板３０の第２のエッジ３０ｅ_２に近接して設けられた直接給電方式の直線偏波アンテナであり、その偏波方向は第２のエッジ３０ｅ_２と平行である。第１のアンテナ素子１０は給電ライン３１を介して給電点３３に接続され、第２のアンテナ素子２０は、給電ライン３１と同一の長さを有し且つこれと直交する方向に配線された給電ライン３２を介して給電点３３に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、円偏波アンテナの構造に関するものである。また、本発明は、そのようなアンテナ装置を用いた無線通信機器に関するものである。

ＧＰＳ（Global Positioning System）等の無線通信システムにおいては、人工衛星から送信される円偏波の無線信号を受信する円偏波アンテナが用いられており、円偏波アンテナの一つとして２点給電方式のパッチアンテナが知られている（特許文献１、２参照）。

例えば、特許文献１に記載のパッチアンテナは、基板の表面に形成された放射電極と、放射電極に直接接続された第１給電電極と、第１の給電電極から直角となる位置に設けられ、放射電極にギャップを介して接続された第２給電電極とを備えており、直接給電方式とギャップ給電方式からなる２つの給電方式を用いて給電することで円偏波を発生させている。

また、特許文献２には円偏波マイクロストリップアンテナが開示されている。このアンテナは、２点給電方式のパッチ導体が形成されている誘電体基板の表面に、９０度位相差線路とウィルキンソン型分配器を備えている。９０度位相差線路とウィルキンソン型分配器は、パッチ導体に直接接続された第１給電部とギャップを介して接続された第２給電部に接続されており、パッチ導体に給電する給電回路を形成している。このように、給電回路がアンテナ放射面上に形成されている場合には、給電回路を含めたアンテナ特性の評価が可能であり、給電回路を調整してアンテナの放射特性を最適化することが容易である。

特開２００３−２９８３４２号公報特開２００６−３１１４７８号公報

しかしながら、上述した従来の円偏波アンテナにおいては、その動作波長がλ／２であり、一辺の長さが約λ／２の正方形の放射電極を用いる必要があり、放射電極が非常に大きいという問題がある。また、アンテナを安定的に動作させるためには放射電極をプリント基板の中央部に配置しなければならず、プリント基板の面積が放射電極によって広く占有されるという問題がある。

本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の目的は、プリント基板上の面積を広く占有することがない円偏波で動作するアンテナ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのようなアンテナ装置を用いた小型な無線通信機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるアンテナ装置は、給電点を有するプリント基板と、前記プリント基板の主面に設けられた第１及び第２のアンテナ素子と、前記給電点と前記第１のアンテナ素子とを接続する第１の給電ラインと、前記給電点と前記第２のアンテナ素子とを接続する第２の給電ラインとを備え、前記第１のアンテナ素子は容量給電方式の直線偏波アンテナであり、前記第２のアンテナ素子は直接給電方式の直線偏波アンテナであり、前記第１のアンテナ素子は前記プリント基板の第１のエッジに設けられ、前記第２のアンテナ素子は、前記第１のエッジと異なる方向に延在する前記プリント基板の第２のエッジに設けられ、前記第１のアンテナ素子の偏波方向は、前記第２のアンテナ素子の偏波方向と実質的に直交していることを特徴とする。

本発明によるアンテナ装置は、プリント基板の隣接する二辺に沿って第１及び第２のアンテナ素子をそれぞれ配置し、第１のアンテナ素子を容量給電方式のアンテナとし、第２のアンテナ素子を直接給電方式のアンテナとし、それらを同位相にて合成しているので、２つの直線偏波アンテナを用いて良好な円偏波特性を得ることができる。また、第１及び第２のアンテナ素子はプリント基板のエッジにそれぞれ設けられているので、従来のパッチアンテナのようにプリント基板の中央部が放射電極によって広く占有されることはない。したがって、プリント基板の実装面積を有効に利用することができる。

本発明において、前記第１の給電ラインは、所定の長さを有し且つ前記プリント基板の前記第１のエッジと直交する方向に配線され、前記第２の給電ラインは、前記第１の給電ラインと同一の長さを有し且つ前記プリント基板の前記第２のエッジと直交する方向に配線されていることが好ましい。この場合において、前記第１及び第２の給電ラインは、前記プリント基板の前記主面に形成された直線パターンであることが好ましい。この構成によれば、第１及び第２のアンテナ素子に対して同位相の高周波信号を容易且つ確実に供給することができ、２つの直線偏波の合成による円偏波を確実に生成することができる。

本発明において、前記プリント基板は多層基板であり、前記第１及び第２の給電ラインは前記プリント基板の内層に形成されていることもまた好ましい。この構成によれば、第１及び第２の給電ラインによってプリント基板の表面のレイアウトが制約されることがなく、プリント基板の実装面積をさらに有効に利用することができる。

本発明において、前記第１及び第２のアンテナ素子の少なくとも一方は、前記プリント基板の表面に印刷されたパターンアンテナであってもよく、誘電体ブロックの表面に電極パターンが形成された表面実装型チップアンテナであってもよい。いずれの構成においても、２つの直線偏波アンテナを用いた円偏波アンテナを実現することができる。

当該アンテナ装置の共振波長をλとし、前記第１のアンテナ素子の偏波方向が前記第２のアンテナ素子の偏波方向と直交する方向からさらにθ度ずれているとき、第１の給電ラインの長さと第２の給電ラインの長さとの差は、λ×θ／３６０であることが好ましい。この構成によれば、第１及び第２のアンテナ素子のレイアウトが種々の制約によって直交関係にない場合であっても、給電ラインの長さを調整することによって円偏波を生成することができる。

また、上記課題を解決するため、本発明による無線通信機器は、上述した本発明によるアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続された無線回路部とを少なくとも備えることを特徴とする。本発明によれば、プリント基板上の面積がアンテナによって広く占有されないので、レイアウト上の制約も少ないため、プリント基板の実装面積を有効に利用することができる。したがって、円偏波アンテナを用いて構成された小型な無線通信機器を提供することができる。

本発明によれば、プリント基板上の面積を広く占有することがない円偏波で動作するアンテナ装置を提供することができる。また、本発明によれば、そのようなアンテナ装置を用いた小型な無線通信機器を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。図２は、第１のアンテナ素子の詳細な構成を示す略斜視図である。図３は、第２のアンテナ素子の詳細な構成を示す略斜視図である。図４は、本実施形態によるアンテナ装置の指向性を示すグラフである。図５は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。図６は、図５に示す第１のアンテナ素子１０の詳細な構成を示す略斜視図であって、（ａ）は一方の側面側から見た斜視図、（ｂ）は反対の側面側から見た斜視図である。図７は、図６に示す第１のアンテナ素子の展開図である。図８は、アンテナ実装領域の構成を示す平面図である。図９は、図５に示す第２のアンテナ素子２０の詳細な構成を示す略斜視図であって、（ａ）は一方の側面側から見た斜視図、（ｂ）は反対の側面側から見た斜視図である。図１０は、図９に示す第２のアンテナ素子の展開図である。図１１は、アンテナ実装領域の構成を示す平面図である。図１２は、第３の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。図１３は、第４の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。図１４は、アンテナ装置の指向性を示すグラフである。図１５は、アンテナ装置の指向性を示すグラフである。図１６は、上記第１〜第４の実施形態によるアンテナ装置のいずれかを用いた無線通信機器１００の構成の一例を示す略ブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。

図１に示すように、このアンテナ装置１は、プリント基板３０上に設けられた第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０とを備えている。

第１のアンテナ素子１０は容量給電方式の直線偏波アンテナであり、プリント基板３０の第１のエッジ３０ｅ_１に接して設けられている。第１のアンテナ素子１０はその長手方向Ｄ_１が第１のエッジ３０ｅ_１と平行となるように配置されている。第１のアンテナ素子１０は第１の給電ライン３１を介して給電点３３に接続されている。

第２のアンテナ素子２０は直接給電方式の直線偏波アンテナであり、第１のエッジ３０ｅ_１と直交するプリント基板３０の第２のエッジ３０ｅ_２に接して設けられている。第２のアンテナ素子２０はその長手方向Ｄ_２が第２のエッジ３０ｅ_２と平行となるように配置されている。第２のアンテナ素子２０は第２の給電ライン３２を介して給電点３３に接続されている。

第１及び第２の給電ライン３１，３２は、プリント基板３０の表面に形成された直線パターンである。第１の給電ライン３１は、所定の長さを有し且つプリント基板３０の第１のエッジ３０ｅ_１と直交する方向に配線されている。また、第２の給電ライン３２は、第１の給電ライン３１と同一の長さを有し、且つプリント基板３０の第２のエッジ３０ｅ_２と直交する方向に配線されている。すなわち、第２の給電ライン３２の配線方向は第１の給電ライン３１の配線方向と直交している。

図２は、第１のアンテナ素子１０の詳細な構成を示す略斜視図である。

図２に示すように、第１のアンテナ素子１０は、プリント基板３０の主面に形成された直線導体パターンからなり、この直線導体パターンはグランドパターンが排除されたアンテナ実装領域３０Ａ_１内に設けられている。アンテナ実装領域３０Ａ_１は、プリント基板３０のエッジ３０ｅ_１に沿って設けられた細長い略矩形状の領域であって、一辺がプリント基板３０のエッジ３０ｅ_１に接し、残りの三辺がその周囲に設けられたグランドパターン３４のエッジ３４ｅに囲まれている。アンテナ実装領域３０Ａ_１では、その表面のみならず裏面及び内層のグランドパターンも排除されている。すなわち、アンテナ実装領域３０Ａ_１の直下には、グランドパターンが排除された空間が拡がっている。

アンテナ実装領域３０Ａ_１の外側は、無線通信機器を構成するために必要な回路や部品が実装された主回路領域３０Ｂである。主回路領域３０Ｂには、アンテナ実装領域３０Ａ_１の境界を定義するためのグランドパターン３４の他、各種回路の構成に必要な任意の形状のグランドパターンが任意の位置に設けられている。

第１のアンテナ素子１０の基端１０ｂは、ギャップ１０ｇを介して給電ライン３１の先端に接続されており、第１のアンテナ素子１０の先端１０ａは近接のグランドパターン３４に接続されている。第１のアンテナ素子１０は、給電ライン３１を含めた導体パターンの全長が実質的に１／４波長となるように設計されている。このような構成により、第１のアンテナ素子１０は１／４波長で動作する容量給電方式のアンテナとして動作する。

図３は、第２のアンテナ素子２０の詳細な構成を示す略斜視図である。

図３に示すように、第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０と同様、プリント基板３０の主面に形成された直線導体パターンからなり、この直線導体パターンはグランドパターン３４が排除されたアンテナ実装領域３０Ａ_２内に設けられている。

第２のアンテナ素子２０の基端２０ｂは、その一部が給電ライン３２の先端に直接接続されると共に、他の一部が周囲のグランドパターン３４に接続されている。また、第２のアンテナ素子２０の先端２０ａはギャップ１０ｈを介してグランドパターン３４に接続されているが、実質的には開放端を構成している。第２のアンテナ素子２０は、給電ライン３１を含めた導体パターンの全長が実質的に１／４波長となるように設計されている。これにより、第２のアンテナ素子２０は１／４波長で動作する直接給電方式の逆Ｆアンテナとして動作する。

本実施形態によるアンテナ装置１は、このような第１及び第２のアンテナ素子１０，２０によって生成される２つの直線偏波が合成されることにより、円偏波が生成される。

図４は、本実施形態によるアンテナ装置１の指向性を示すグラフであって、実線はＲＨＣＰ(Right Hand Circular Polarization：右旋円偏波)の指向性、破線はＬＨＣＰ(Left Hand Circular Polarization：左旋円偏波)の指向性をそれぞれ示している。

図４に示すように、アンテナ装置の指向性は、ＲＨＣＰとＬＨＣＰとのパターンの差が大きい。このことから、本実施形態によるアンテナ装置は円偏波動作していることが分かる。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置１は、第１のアンテナ素子１０は先端がグランドに接続された容量給電方式のアンテナであり、第２のアンテナ素子２０は先端が開放された直接給電方式の逆Ｆアンテナであり、２つのアンテナ素子１０，２０の偏波方向が直交することから、１／４波長で動作する２つのアンテナ素子を組み合わせて円偏波を生成することができる。従来のように１つの放射電極を用いた場合や、同じアンテナを２つ使用した場合には、位相を９０度ずらす位相器が必要になるが、本実施形態ではそのような位相器は必要でなく、２つのアンテナの給電方式の違いによって位相を９０度ずらしており、且つアンテナの方向も直交しているので、これらを同位相で合成することで円偏波を生成することができる。

また、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０はプリント基板３０のエッジ３０ｅ_１，３０ｅ_２にそれぞれ設けられているので、従来のパッチアンテナのようにプリント基板３０の中央部が放射電極によって広く占有されることはない。したがって、プリント基板３０の実装面積を有効に利用することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置２の構成を示す略斜視図である。

図５に示すように、このアンテナ装置２は、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０がプリント基板３０上のパターンアンテナではなく表面実装型のチップアンテナである点を特徴としている。その他の構成は第１の実施形態によるアンテナ装置１と実質的に同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図６は、図５に示す第１のアンテナ素子１０の詳細な構成を示す略斜視図であって、（ａ）は一方の側面側から見た斜視図、（ｂ）は反対の側面側から見た斜視図である。また、図７は、図６に示す第１のアンテナ素子１０の展開図である。また、図８は、アンテナ実装領域の構成を示す平面図である。

図６及び図７に示すように、第１のアンテナ素子１０は、直方体状の誘電体ブロック１１と、誘電体ブロック１１の表面に形成された電極パターンとを備えている。詳細には、第１のアンテナ素子１０は、誘電体ブロック１１の上面１１Ａに形成された上面電極１２と、誘電体ブロック１１の底面１１Ｂに形成された２つのパッド電極１３，１４と、誘電体ブロック１１の第１の側面１１Ｃに形成された所定幅のギャップ１５ｇを有する第１の側面電極１５と、第１の側面１１Ｃと対向する第２の側面１１Ｄに形成された第２の側面電極１６とを備えている。

誘電体ブロック１１は、上面１１Ａ、底面１１Ｂ及び４つの側面１１Ｃ〜１１Ｆを有しており、２つの側面１１Ｃ，１１Ｄは誘電体ブロック１１の長手方向と直交する側面であり、他の２つの側面１１Ｅ，１１Ｆは誘電体ブロック１１の長手方向と平行な側面である。

上面電極１２は誘電体ブロック１１の上面１１Ａの略全面に形成されている。パッド電極１３は底面１１Ｂの側面１１Ｃ寄りに設けられており、パッド電極１４は底面１１Ｂの側面１１Ｄ寄りに設けられている。第１の側面電極１５はギャップ１５ｇを形成すべき領域を除いた側面１１Ｃの略全面に形成されており、その上端及び下端は上面電極１２の一端及びパッド電極１３にそれぞれ接続されている。ギャップ１５ｇは側面１１Ｃの下端寄りに設けられていることが好ましい。第２の側面電極１６は側面１１Ｄの略全面に形成されており、その上端及び下端は上面電極１２及びパッド電極１４にそれぞれ接続されている。このような電極構造により、これらの電極パターンは実質的に連続する１本の帯状電極パターンを形成している。

第１のアンテナ素子１０は、グランドパターン３４が排除されたアンテナ実装領域３０Ａ_１内に設けられている。図８に示すように、アンテナ実装領域３０Ａ_１は、プリント基板３０のエッジ３０ｅ_１に沿って設けられた細長い略矩形状の領域であって、一辺がプリント基板３０のエッジ３０ｅ_１に接し、他の三辺がその周囲に設けられたグランドパターン３４のエッジ３４ｅに囲まれている。アンテナ実装領域３０Ａ_１の外側は、無線通信機器を構成するために必要な回路や部品が実装された主回路領域３０Ｂである。主回路領域３０Ｂには、アンテナ実装領域２０Ａ_１の境界を定義するためのグランドパターン３４の他、各種回路の構成に必要な任意の形状のグランドパターンが任意の位置に設けられている。

アンテナ実装領域３０Ａ_１内には２つのランド３５，３６が設けられている。２つのランド３５，３６は第１のアンテナ素子１０の２つのパッド電極１３，１４にそれぞれ対応しており、ランド３５は給電ライン３１に近い位置に設けられており、ランド３６は給電ライン３１から離れた位置に設けられている。ランド３５は給電ライン３１の先端に接続されており、ランド３６は近接のグランドパターン３４に直接接続されている。

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のアンテナ素子１０をアンテナ実装領域３０Ａ_１内に実装したとき、第１のアンテナ素子１０のパッド電極１３はランド３５に接続され、パッド電極１４はランド３６に接続される。これにより、上面電極１２の一端はギャップ１５ｇを有する第１の側面電極１５を介して給電ライン３１に接続され、上面電極１２の他端は第２の側面電極１６を介して近接のグランドパターン３４に接続される。第１のアンテナ素子１０は、給電ライン３１を含めた導体パターンの全長が実質的に１／４波長となるように設計されている。このような構成により、第１のアンテナ素子１０は容量給電方式の直線偏波アンテナとして動作する。

図９は、図５に示す第２のアンテナ素子２０の詳細な構成を示す略斜視図であって、（ａ）は一方の側面側から見た斜視図、（ｂ）は反対の側面側から見た斜視図である。また、図１０は、図９に示す第２のアンテナ素子２０の展開図である。また、図１１は、アンテナ実装領域の構成を示す平面図である。

図９（ａ）及び（ｂ）及び図１０に示すように、第２のアンテナ素子２０は、直方体状の誘電体ブロック２１と、誘電体ブロック２１の表面に形成された電極パターンとを備えている。詳細には、第２のアンテナ素子２０は、誘電体ブロック２１の上面２１Ａに形成された上面電極２２と、誘電体ブロック２１の底面２１Ｂに形成された２つのパッド電極２３，２４と、第１の側面２１Ｃに形成された第１の側面電極２５と、誘電体ブロック２１の第１の側面２１Ｃと対向する第２の側面２１Ｄに形成された所定幅のギャップ２６ｇを有する第２の側面電極２６とを備えている。

誘電体ブロック２１は、上面２１Ａ、底面２１Ｂ及び４つの側面２１Ｃ〜２１Ｆを有しており、２つの側面２１Ｃ，２１Ｄは誘電体ブロックの長手方向と直交する側面であり、他の２つの側面２１Ｅ，２１Ｆは誘電体ブロックの長手方向と平行な側面である。

上面電極２２は誘電体ブロック２１の上面２１Ａの略全面に形成されている。パッド電極２３は側面２１Ｃ寄りの底面２１Ｂに設けられており、パッド電極２４は側面２１Ｄ寄りの底面２１Ｂに設けられている。第１の側面電極２５は側面２１Ｃの略全面に形成されており、その上端及び下端は上面電極２２及びパッド電極２３にそれぞれ接続されている。第２の側面電極２６はギャップ２６ｇを形成すべき領域を除いた側面２１Ｄの略全面に形成されており、その上端及び下端は上面電極２２の一端及びパッド電極２４にそれぞれ接続されている。このような電極構造により、これらの電極パターンは実質的に連続する１本の帯状導体パターンを形成している。

第２のアンテナ素子２０は、グランドパターン３４が排除されたアンテナ実装領域３０Ａ_２内に設けられている。図１１に示すように、アンテナ実装領域３０Ａ_２は、プリント基板３０のエッジ３０ｅ_２に沿って設けられた細長い略矩形状の領域であって、一辺がプリント基板３０のエッジ３０ｅ_２に接し、他の三辺がその周囲に設けられたグランドパターン３４のエッジ３４ｅに囲まれている。アンテナ実装領域３０Ａ_２の外側は、無線通信機器を構成するために必要な回路や部品が実装された主回路領域３０Ｂである。

アンテナ実装領域３０Ａ_２内には２つのランド３５，３６が設けられている。２つのランド３５，３６は第２のアンテナ素子２０の２つのパッド電極２３，２４にそれぞれ対応しており、ランド３５は給電ライン３２に近い位置に設けられており、ランド３６は給電ライン３２から離れた位置に設けられている。ランド３５は給電ライン３２の先端に接続されており、ランド３６は近接のグランドパターン３４に接続されている。

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２のアンテナ素子２０をアンテナ実装領域３０Ａ_２内に実装したとき、第２のアンテナ素子２０のパッド電極２３はランド３５に接続され、パッド電極２４はランド３６に接続される。これにより、上面電極２２の一端は第１の側面電極２５及びパッド電極２４及びランド３６を介して給電ライン３２の先端に接続され、上面電極２２の他端は第２の側面電極２６を介して近接のグランドパターン３４に接続されている。第２のアンテナ素子２０は、給電ライン３２を含めた導体パターンの全長が実質的に１／４波長となるように設計されている。このような構成により、第２のアンテナ素子２０は直接給電方式の直線偏波アンテナとして動作する。

本実施形態によるアンテナ装置２は、このような第１及び第２のアンテナ素子１０，２０によって生成される２つの直線偏波が合成されることにより、円偏波が生成される。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置２は、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０として表面実装型のチップアンテナを用いているので、第１の実施形態によるアンテナ装置１と同様の効果に加えて、アンテナの放射効率を高めることができ、アンテナ特性も容易に調整することができる。

図１２は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置３の構成を示す略斜視図である。

図１２に示すように、このアンテナ装置３は、プリント基板３０が多層基板であり、第１及び第２の給電ライン３１，３２がプリント基板３０の主面ではなく内層に配線されていることを特徴としている。第１及び第２の給電ライン３１，３２の先端はスルーホール導体（不図示）によって基板表面まで引き出された後、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０にそれぞれ接続されている。その他の構成は、第１の実施形態によるアンテナ装置１と実質的に同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施形態によるアンテナ装置３は、第１及び第２の給電ライン３１，３２がプリント基板３０の表面に存在しないので、第１の実施形態によるアンテナ装置１が有する発明の効果に加えて、無線通信機器を構成するために必要な回路や部品の実装領域をさらに広く確保することができる。回路や配線のレイアウトも給電ライン３１，３２の存在によって制約されないので、容易である。

図１３は、第４の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。

図１３に示すように、このアンテナ装置４は、第１のアンテナ素子１０の長手方向の向きＤ_１と第２のアンテナ素子２０の長手方向の向きＤ_２が厳密に直交しておらず、９０度から所定の角度θだけずれており、さらにこの角度θのずれに応じて、第１の給電ライン３１長さＬ_１と第２の給電ライン３２の長さＬ_２もずれていることを特徴としている。その他の構成は第１の実施形態によるアンテナ装置１と実質的に同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

例えば、第１のアンテナ素子１０と第１のアンテナ素子２０との間の角度が９７度である場合、９０度との角度差θ＝７度分は給電ライン３１，３２の長さにより調整される。共振周波数が１．５ＧＨｚの場合、１波長は２００ｍｍであり、位相は２００ｍｍで３６０度変化する。したがって、７度分の位相差を持たせるためには、２００×７／３６０＝３．８８、すなわち約４ｍｍのライン長差を持たせればよい。本実施形態においては、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０間の角度のずれに応じて第１の給電ライン３１の長さＬ１を第２の給電ライン３２の長さＬ２よりも長くし、或いは短くしているので、第１の実施形態と同様に良好な円偏波特性を得ることができる。

図１４は、第４の実施形態によるアンテナ装置４の指向性を示すグラフである。また、図１５は、比較例によるアンテナ装置の指向性を示すグラフである。比較例によるアンテナ装置は、第４の実施形態によるアンテナ装置４と異なり、第１及び第２の給電ラインの長さＬ１、Ｌ２が同じであり、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０の角度差θを給電ライン３１，３２のライン長差で調整されていないものである。なお、図１４、図１５のいずれにおいても、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０間の角度差θは９７度としている。

図１４に示すように、第４の実施形態によるアンテナ装置４の指向性は、ＲＨＣＰとＬＨＣＰとのパターンの差が大きいことから、正しく円偏波動作していることが分かる。一方、図１５に示すように、比較例によるアンテナ装置の指向性は、ＲＨＣＰとＬＨＣＰとのパターンの差が小さく、正しく円偏波動作していないことが分かる。

図１６は、上記第１〜第４の実施形態によるアンテナ装置１〜４のいずれかを用いた無線通信機器１００の構成の一例を示す略ブロック図である。

図１６に示すように、無線通信機器１００は、第１及び第２のアンテナ素子１０、２０を含むアンテナ装置１と、アンテナ装置１に接続された無線回路部４１と、無線回路部４１を制御する通信制御部４２と、メモリ４３と、入出力インターフェース４４とを備えている。そして、第１及び第２のアンテナ素子１０、２０は、プリント基板３０のアンテナ実装領域３０Ａ_１，３０Ａ_２内に設けられており、無線回路部４１、通信制御部４２、メモリ４３及び入出力インターフェース４４はプリント基板３０の主回路領域３０Ｂ内に設けられている。

プリント基板３０の主回路領域３０Ｂの任意の位置には任意の形状のグランドパターンが形成されており、無線回路部４１、通信制御部４２、メモリ４３及び入出力インターフェース４４はこのグランドパターン３４（図２等参照）に接続されている。さらに上述したように、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０もグランドパターン３４に接続されており、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０は協働して円偏波アンテナとして動作する。

以上説明したように、本実施形態によれば、上記実施形態による円偏波アンテナを用いているので、プリント基板３０上の面積がアンテナによって広くされず、また無線回路部４１、通信制御部４２，メモリ４３及び入出力インターフェース４４のレイアウトが容易である。したがって、小型な無線通信機器を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記第１の実施形態においては、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０を共にパターンアンテナとし、上記第２の実施形態においては、第１及び第２のアンテナ素子１０，２０を共に表面実装型の誘電体チップアンテナとしたが、例えば一方をパターンアンテナとし、他方をチップアンテナとすることも可能である。さらに、パターンアンテナや誘電体チップアンテナではなく、樹脂キャリアの表面に形成した導体パターンからなるアンテナ素子を用いて構成することも可能である。

また、上記実施形態においては、第１及び第２のアンテナ素子はプリント基板のエッジ３０ｅ_１，３０ｅ_２に接して設けられているが、完全に接している必要はなく、エッジから少し離れた位置、すなわちプリント基板のエッジに近接して設けられていてもかまわない。

１〜４アンテナ装置
１０第１のアンテナ素子
１０ａ第１のアンテナ素子の先端
１０ｂ第１のアンテナ素子の基端
１０ｇ，１０ｈギャップ
１１誘電体ブロック
１１Ａ誘電体ブロックの上面
１１Ｂ誘電体ブロックの底面
１１Ｃ誘電体ブロックの第１の側面
１１Ｄ誘電体ブロックの第２の側面
１１Ｅ誘電体ブロックの第３の側面
１１Ｆ誘電体ブロックの第４の側面
１２上面電極
１３，１４パッド電極
１５第１の側面電極
１５ｇギャップ
１６第２の側面電極
２０第２のアンテナ素子
２０ａ第２のアンテナ素子の先端
２０ｂ第２のアンテナ素子の基端
２１誘電体ブロック
２１Ａ誘電体ブロックの上面
２１Ｂ誘電体ブロックの底面
２１Ｃ誘電体ブロックの第１の側面
２１Ｄ誘電体ブロックの第２の側面
２１Ｅ誘電体ブロックの第３の側面
２１Ｆ誘電体ブロックの第４の側面
２２上面電極
２３，２４パッド電極
２５第１の側面電極
２６第２の側面電極
２６ｇギャップ
３０プリント基板
３０Ａ_１，３０Ａ_２アンテナ実装領域
３０Ｂ主回路領域
３０ｅ_１，３０ｅ_２プリント基板のエッジ
３１第１の給電ライン
３２第２の給電ライン
３３給電点
３４グランドパターン
３４ｅグランドパターンのエッジ
３５，３６ランド
４１無線回路部
４２通信制御部
４３メモリ
４４入出力インターフェース
１００無線通信機器

Claims

給電点を有するプリント基板と、
前記プリント基板の主面に設けられた第１及び第２のアンテナ素子と、
前記給電点と前記第１のアンテナ素子とを接続する第１の給電ラインと、
前記給電点と前記第２のアンテナ素子とを接続する第２の給電ラインとを備え、
前記第１のアンテナ素子は容量給電方式の直線偏波アンテナであり、
前記第２のアンテナ素子は直接給電方式の直線偏波アンテナであり、
前記第１のアンテナ素子は前記プリント基板の第１のエッジに設けられ、
前記第２のアンテナ素子は、前記第１のエッジと異なる方向に延在する前記プリント基板の第２のエッジに設けられ、
前記第１のアンテナ素子の偏波方向は、前記第２のアンテナ素子の偏波方向と実質的に直交していることを特徴とするアンテナ装置。
前記第１の給電ラインは、所定の長さを有し且つ前記プリント基板の前記第１のエッジと直交する方向に配線され、
前記第２の給電ラインは、前記第１の給電ラインと同一の長さを有し且つ前記プリント基板の前記第２のエッジと直交する方向に配線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。
前記第１及び第２の給電ラインは前記プリント基板の前記主面に形成された直線パターンであ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。
前記プリント基板は多層基板であり、前記第１及び第２の給電ラインは前記プリント基板の内層に形成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。
前記第１及び第２のアンテナ素子の少なくとも一方は、前記プリント基板の表面に印刷されたパターンアンテナであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
前記第１及び第２のアンテナ素子の少なくとも一方は、誘電体ブロックの表面に電極パターンが形成された表面実装型チップアンテナであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
当該アンテナ装置の共振波長をλとし、前記第１のアンテナ素子の偏波方向が前記第２のアンテナ素子の偏波方向と直交する方向からさらにθ度ずれているとき、第１の給電ラインの長さと第２の給電ラインの長さとの差は、λ×θ／３６０であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、前記アンテナ装置に接続された無線回路部とを少なくとも備えることを特徴とする無線通信機器。