JP2014027417A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】エレメントの長手方向の嵩張りを抑えることができ、小型化、軽量化を図る上で有利なアンテナを提供する。
【解決手段】アンテナ３は、基板１０と、エレメント２０と、周波数調整部６０とを備えている。エレメント２０には、導電性の材料によって構成されると共に前後方向と直交する方向に長手状に延びる本体部３０と、本体部３０の長手方向一端側と基板１０とを連結する第１連結部４０と、本体部３０の長手方向他端側と基板１０とを連結する第２連結部５０とが設けられており、第１連結部４０を介して本体部３０に給電されるように構成されている。周波数調整部６０は、第２連結部５０に電気的に接続された導電路として基板１０に設けられており、この周波数調整部６０の形状やサイズによって共振周波数が設定されるように機能している。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナに関するものである。

携帯型非接触通信端末などの端末装置では、様々なアンテナが提供されており、その一例としては、例えば特許文献１のようなものがある。この特許文献１のアンテナは、正四角形柱３１、４個の放射素子３３、放射素子間に９０度の位相差を有するように供給する給電網３７、インピーダンス整合回路３３、受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅部３９などを備えており、円形偏波信号を受信し得るようになっている。

特表２０１０−５２１８６５公報

ところで、携帯端末等の電子機器では、小型化、軽量化が求められており、特にアンテナを搭載する携帯端末などでは、端末全体の中でアンテナの占めるスペースが大きくなりやすいため、アンテナ部分の小型化、軽量化が強く求められている。しかしながら、特許文献１のアンテナやこれ以外の従来のアンテナは、依然として全体的に嵩張る傾向にあり、小型化、軽量化の面で更なる改善が必要とされている。また、比較的軽量なものとして、いわゆる逆Ｆアンテナのようなものも存在するが、一般的な逆Ｆアンテナは、構造上、エレメントの全長が大きくならざるを得ず、特に長手方向に嵩張りやすいという問題を抱えている。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、エレメントの長手方向の嵩張りを抑えることができ、小型化、軽量化を図る上で有利なアンテナを提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、
基板と、
導電性の材料によって構成されると共に前記基板の第１板面側から突出する形態で設けられ、前記基板の厚さ方向を前後方向としたときの当該前後方向と直交する方向に長手状に延びる本体部と、前記本体部の長手方向一端側と前記基板とを連結する第１連結部と、前記本体部の長手方向他端側と前記基板とを連結する第２連結部とを備え、前記第１連結部を介して前記本体部に給電されるように構成されたエレメントと、
前記基板において前記第２連結部に電気的に接続された導電路として構成される周波数調整部と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明では、基板の第１板面側から突出した形態で給電素子としてのエレメントが設けられており、このエレメントには、前後方向と直交する方向に長手状に延びる本体部と、本体部の長手方向一端側と基板とを連結する第１連結部と、本体部の長手方向他端側と基板とを連結する第２連結部が設けられている。このように本体部の両端に第１連結部及び第２連結部がそれぞれ連結されているため、本体部を片持ち状に保持する構成と比較して長手方向のサイズを小さくすることができる。更に、導電路として構成される周波数調整部が第２連結部に電気的に接続されているため、エレメントの長さを抑えつつ、エレメントと周波数調整部を含めた導電部分の長さを確保することができ、所望の共振周波数で設定しようとする場合により軽量且つコンパクトな構成で実現できることとなる。

請求項２の発明において、前記周波数調整部は、少なくとも一部が前記基板の前記第１板面側から露出する配線パターンとして構成されている。
このように周波数調整部を配線パターンとして構成することで、周波数調整の役割を果たす部分を軽量且つ簡易に構成することができる。

請求項３の発明では、前記第１連結部は、給電路に接続されると共に前記第１板面から前記本体部に向けて前後に立ち上がる給電側連結部と、グランド部に接続されると共に前記第１板面から前記本体部に向けて前後に立ち上がる接地側連結部とを備え、前記第１板面と当該第１板面より前方の所定位置との間において前記給電側連結部と前記接地側連結部とが離間して配置されている。
このようにすることで、軽量且つコンパクトなアンテナ構造を実現しつつ、給電側連結部或いは接地側連結部の長さや形状などによってインピーダンス調整等を簡易に行うことができるようになる。

請求項４の発明では、前記基板において前記第１板面とは反対の第２板面側には、前記エレメントを突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層が設けられている。
このように構成することで、基板の第１板面側に配される回路とのカップリングを抑えることができる。

請求項５の発明では、前記基板において前記第１板面とは反対の第２板面側には、前記エレメントを突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層が設けられており、前記周波数調整部は、前記第１板面側の導電層として配されており、前記周波数調整部と前記グランド層とが前記基板を構成する絶縁材を介して対向している。
このように構成することで、周波数調整部とグランド層とによって容量成分を構成することができるため、必要なエレメントサイズ（必要な線路長）を小さくすることができ、アンテナの一層の小型化を図ることができる。

請求項６の発明では、前記第１連結部及び前記第２連結部には、前記前後方向と直交する方向に凹となる構成で屈曲する屈曲部が形成されている。
このように構成すると、本体部或いは基板の一方に衝撃が加わった場合にその衝撃を屈曲部にて吸収することができ、他方への伝達を効果的に抑えることができる。また、第１連結部及び第２連結部をすべて直線状に形成する場合と比較して線路長を確保することができるため、エレメントを小型化する上で一層有利になる。更に、エレメント等に熱による拡大や収縮が生じた場合には屈曲部によってその変動による影響を緩和させることができる。

請求項７の発明では、前記第１連結部及び前記第２連結部にそれぞれ形成された前記屈曲部はいずれも、前記第１連結部と前記第２連結部との間に構成される空間側に凹むように屈曲している。
この構成によれば、第１連結部及び第２連結部が外側（エレメントの長手方向外側）に突出することを抑えることができ、衝撃吸収を可能とし且つ線路長を確保し得る構造をエレメントの全長を抑えて実現することができる。

請求項８の発明では、前記エレメントは複数設けられ、各エレメントの前記本体部の長手方向が、それに隣接する他のエレメントの前記本体部の長手方向と異なる方向となるように、それら複数の前記エレメントが前記基板における所定の中央部の周りに並んで配置されている。
このように構成することで、向きの異なる複数の偏波を発生させ得る構成を軽量且つコンパクトに実現できる。

請求項９の発明では、前記基板は矩形状に構成されており、前記基板の周縁部を構成する各端部に隣接して沿うように各エレメントがそれぞれ配置されている。
このように構成することで、基板の領域をより端部まで生かして効率的に各エレメントを配置することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るアンテナを搭載した携帯端末を概略的に例示する図であり、図１（Ａ）はその携帯端末の平面図であり、図１（Ｂ）はその携帯端末の側面図である。 図２（Ａ）は、図１の携帯端末の電気的構成を例示するブロック図であり、図２（Ｂ）はその携帯端末の情報コード読取部を概略的に例示するブロックであり、図２（Ｃ）は、その携帯端末の非接触通信部を概略的に例示するブロック図である。 図３は、第１実施形態に係るアンテナの斜視図である。 図４は、図３のアンテナを図３とは異なる方向から見た斜視図である。 図５は、図３のアンテナの正面図である。 図６は、図３のアンテナの背面図である。 図７は、図３のアンテナの底面図である。 図８は、図３のアンテナの平面図である。 図９は、図３のアンテナの右側面図である。 図１０は、図３のアンテナの左側面図である。 図１１（Ａ）は、図３のアンテナの第１連結部付近を本体部の長手方向から見た拡大図であり、図１１（Ｂ）は、その第１連結部付近を本体部の幅方向から見た拡大図である。 図１２は、図５の正面図から各エレメントを省略した状態を示す説明図である。 図１３は、図３のアンテナの各エレメントに電力を分配する電力分配回路等を概略的に例示するブロック図である。 図１４は、図３のアンテナの各エレメントにおける周波数調整部の長さと共振周波数との関係を例示するグラフである。 図１５は、周波数調整部の別例を示す説明図である。

[第１実施形態]
以下、本発明を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（携帯端末の全体構成）
まず、本発明に係るアンテナが搭載される携帯端末について概説する。
図１（Ａ），（Ｂ）に示す携帯端末１は、長手状の外観をなしており、その一端側のほぼ半分の領域が把持領域とされ、ユーザによって把持されつつ使用される構成をなしている。この携帯端末１は、例えば、ユーザによって携帯されて様々な場所で用いられる携帯型の情報端末として構成されており、バーコードや二次元コードなどの情報コードを読み取る情報コードリーダとしての機能と、無線タグ等の非接触通信媒体と通信するリーダライタとしての機能とを備え、読み取りを二方式で行いうる構成となっている。

図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、携帯端末１は、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料により形成される上側ケース２ａおよび下側ケース２ｂが組み付けられて構成される長手状のケース２によって外郭が形成されている。また、上側ケース２ａには、所定の情報を入力する際に操作されるファンクションキーおよびテンキー等のキー操作部１０５や、所定の情報を表示するための表示部１０３等が配置されている。また、図１および図２に示すように、下側ケース２ｂには、下方に向けて開口する読取口２ｃなども形成されている。

図３（Ａ）に示すように、携帯端末１のケース２内には、携帯端末１全体を制御する制御部１０１が設けられている。この制御部１０１は、マイコンを主体として構成されるものであり、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等を有し、メモリ１０７とともに情報処理装置を構成している。また、制御部１０１には、ＬＥＤ１０２、表示部１０３、外部インタフェース１０４、キー操作部１０５、スピーカ１０６、などが接続されている。また、ケース２内には、電源部１０８が設けられており、この電源部１０８やバッテリ１０９によって制御部１０１や各種電気部品に電力が供給されるようになっている。

また、制御部１０１には、情報コード読取部１３０及び非接触通信部１２０がそれぞれ接続されている。このうち情報コード読取部１３０は、図２（Ｂ）に示すように、ＣＣＤエリアセンサからなる受光センサ１３３、結像レンズ１３７、複数個のＬＥＤやレンズ等から構成される照明部１３１などを備えた構成をなしており、制御部１０１と協働して読取対象Ｒに付された情報コードＣ（バーコードや二次元コード）を読み取るように機能する。

非接触通信部１２０は、後述するアンテナ３及び制御部１０１と協働してＲＦＩＤタグ等の非接触通信媒体との間で電磁波による通信を行ない、非接触通信媒体に記憶されるデータの読み取り、或いは非接触通信媒体に対するデータの書込みを行うように機能するものである。この非接触通信部１２０は、例えば公知の電波方式で伝送を行う回路として構成されており、図２（Ｃ）にて概略的に示すように、発振器や変調器などを備えると共に制御部１０１で生成されたデータ信号を公知の方法で高周波信号（交流信号）に変換する信号生成部１２２と、この信号生成部１２２で生成された信号を分配する分配部１２３とを備えており、これらによって送信回路が構成されている。また、アンテナ３で受信された電波を入力させて復調する受信回路１２４も設けられている。

（アンテナの構成）
次に、本発明に係るアンテナ３について詳述する。アンテナ３は、例えば携帯端末１の長手方向一端寄りの位置（図１の例では表示部１０３側）に配置され、例えば後述する基板１０の板面が携帯端末１の厚さ方向（ケース２の厚さ方向）と略直交する構成で、或いは基板１０の板面がケース２の厚さ方向に対して所定角度で傾く構成で配されるようになっている。なお、基板１０は、後述する第１板面１１が携帯端末１の表面側（表示部１０３やキー操作部１０５などが配置される操作面側）に向くよう収容されていてもよく、第１板面１１が携帯端末１の裏面（表示部１０３やキー操作部１０５などが配置される操作面側とは反対面側）に向くように収容されていてもよい。

図３、図４に示すように、アンテナ３は、基板１０と、複数のエレメント２０と、各エレメント２０にそれぞれ対応して設けられる複数の周波数調整部６０とを備えた構成をなしており、これらが一体的なユニットとして構成されている。そして、各エレメント２０に対して後述の分配部１２３によって交流信号が分配されることで、各エレメント２０から電磁波が放射されるようになっている。

基板１０は、例えば樹脂製或いはセラミック製の基板として構成されており、この基板１０の表面や内部には、導電層によって構成されるパターンが形成されている。なお、図３等では図示を省略しているが、例えば基板１０の第１板面１１側に電子部品が実装されていてもよい。また、基板１０は、図５に示すように正面視したときの外形が正方形或いは長方形などの矩形状に構成されており、基板１０の外周部（周縁ｂを構成する４つの端部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（正面視したときの各辺の部分）は、いずれも全体或いは大部分が直線状に構成されている。そして、各端部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにそれぞれ隣接してそれらに沿うように後述する各エレメント２０（第１エレメント２１、第２エレメント２２、第３エレメント２３、第４エレメント２４）が配置されている。

また、基板１０において各エレメント２０が突出する表面側（第１板面１１側）とは反対の裏面側（第２板面１２側）には、エレメント２０を突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層１５（グランド層１５は、グランド部の一例に相当）が所定の厚さで設けられている。このグランド層１５は、電位が所定のグランドレベルに設定される導電層であり、各エレメント２０の接地側連結部７２に導通している。図６の例では、基板１０の裏面の過半領域（より具体的には略全領域）にわたる構成でグランド層１５が設けられており、各エレメント２０を第２板面１２に正投影した各領域のほぼ全体を網羅するように、且つ基板１０の中央部付近も網羅するようにグランド層１５が配されている。

各エレメント２０は、導電性の材料（例えば金属材料等）によって構成されており、それぞれが基板１０の第１板面１１側から突出する形態で設けられている。これらエレメント２０はいずれも、金属材料からなる板材に板金加工を施して所定形状に構成したものとなっており、全体としてコ字状、或いはＣ字状に構成されている。なお、図３等に示すアンテナ３では、４つのエレメント２０（第１エレメント２１、第２エレメント２２、第３エレメント２３、第４エレメント２４）が同一形状となっているが、いずれか又はそれぞれの形状が他のエレメントと若干異なっていてもよい。

いずれのエレメント２０も、基板１０の厚さ方向（第１板面１１、第２板面１２と直交する方向）を前後方向としたときの当該前後方向と直交する方向（具体的には第１板面１１に沿った方向）に長手状に延びる本体部３０と、本体部３０の長手方向一端側と基板１０とを連結する第１連結部４０と、本体部３０の長手方向他端側と基板１０とを連結する第２連結部５０とを備えており、第１連結部４０を介して本体部３０に給電されるように構成されている。なお、本明細書では、基板１０の第１板面１１、第２板面１２と直交する方向が前後方向であり、第１板面１１側を前方、第２板面１２側を後方としている。また、本体部３０は、基板１０の厚さ方向と直交する方向に長手状に延びていればよく、本体部３０の長手方向が基板１０の板面と完全に平行であってもよく、本体部３０の長手方向が基板１０の板面の方向に対して若干傾いていてもよい。

例えば、第１エレメント２１は、前後方向と直交する方向（具体的には第１板面１１に沿った方向）に長手状に延びる本体部３１と、本体部３１の長手方向一端側と基板１０とを連結する第１連結部４１と、本体部３１の長手方向他端側と基板１０とを連結する第２連結部５１とを備えており、第１連結部４１を介して本体部３０に給電されるように構成されている。また他の第２エレメント２２、第３エレメント２３、第４エレメント２４も第１エレメント２１と同様の構成となっており、第１エレメント２１と同様に給電されるようになっている。

これら４つのエレメント２０は、各エレメント２０の本体部３０の長手方向が、それに隣接する他のエレメント２０の本体部３０の長手方向と異なる方向となるようになっており、それら複数のエレメント２０が基板１０における中央部１０ｆの周りに並んで配置されている。なお、本実施形態では、端部１０ａと端部１０ｂとが対向する方向を上下方向とし、端部１０ｃと端部１０ｄとが対向する方向を左右方向としており、図５のように基板１０を正面視したときの基板１０における上下方向の中心線Ｌ１と左右方向の中心線Ｌ２とが交わる位置Ｐを基板１０の中心位置としており、この位置Ｐ付近の部分を中央部１０ｆとしている。具体的には、各エレメント２０の本体部３０の長手方向が、それに隣接する他のエレメント２０の本体部３０の長手方向と直交するように、それら複数のエレメント２０が基板１０の中心位置Ｐ１の周り（より詳しくは中央部１０ｆの回り）に環状且つ矩形状に並んで配置されている。例えば、第１エレメント２１の本体部３１及び第２エレメント２２の本体部３２はいずれも、隣接する第３エレメント２３及び第４エレメント２４の各本体部３３，３４の各長手方向と直交する向きに延びるように配置されている。同様に、第３エレメント２３の本体部３３及び第４エレメント２４の本体部３４はいずれも、隣接する第１エレメント２１及び第２エレメント２２の各本体部３１，３２の各長手方向と直交する向きに延びるように配置されている。

また、各エレメント２０は、長手方向一方側の第１連結部４０が長手方向一方側に隣接する他のエレメント２０の第２連結部５０と隣接し、長手方向他方側の第２連結部５０が長手方向他方側に隣接する他のエレメント２０の第１連結部４０と隣接するようになっている。例えば、第１エレメント２１は、長手方向一方側の第１連結部４１が長手方向一方側に隣接する第４エレメント２４の第２連結部５４と隣接し、長手方向他方側の第２連結部５１が長手方向他方側に隣接する第３エレメント２３の第１連結部４３と隣接するようになっている。同様に、第２エレメント２２は、長手方向一方側の第１連結部４２が長手方向一方側に隣接する第３エレメント２３の第２連結部５３と隣接し、長手方向他方側の第２連結部５２が長手方向他方側に隣接する第４エレメント２４の第１連結部４４と隣接するようになっている。更に、第３エレメント２３は、長手方向一方側の第１連結部４３が長手方向一方側に隣接する第１エレメント２１の第２連結部５１と隣接し、長手方向他方側の第２連結部５３が長手方向他方側に隣接する第２エレメント２２の第１連結部４２と隣接するようになっている。また、第４エレメント２４は、長手方向一方側の第１連結部４４が長手方向一方側に隣接する第２エレメント２２の第２連結部５２と隣接し、長手方向他方側の第２連結部５４が長手方向他方側に隣接する第１エレメント２１の第１連結部４１と隣接するようになっている。

図３、図７〜図１０に示すように、いずれのエレメント２０も、第１連結部４０は図１１（Ａ）（Ｂ）のような構成となっており、第１連結部４０には、給電路１５０（後述）に接続されると共に第１板面１１から本体部３０に向けて前後に立ち上がる給電側連結部７１と、グランド層１５（グランド部）に接続されると共に第１板面１１から本体部３０に向けて前後に立ち上がる接地側連結部７２とが設けられている。そして、いずれの第１連結部４０も、第１板面１１と当該第１板面１１より前方の所定位置との間において給電側連結部７１と接地側連結部７２とが離間して配置されている。また、第１板面１１よりも後方側においても、給電側連結部７１と接地側連結部７２とが離間している。給電側連結部７１は、細長の金属板状部を部分的に折り曲げた構成となっており、先端部が基板１０の第１板面１１側に固定されている。接地側連結部７２も、細長の金属板状部を部分的に折り曲げた構成となっており、先端部が基板１０を貫通するように配され且つ第２板面１２に設けられたグランド層１５に連結されている。この構成では、給電側連結部７１の幅Ｗ１、接地側連結部７２の幅Ｗ２、給電側連結部７１と接地側連結部７２との間隔Ｗ３、給電側連結部７１と接地側連結部７２とが連結される位置までの基板１０からの高さＨ１とを調整することによりインピーダンス調整を行うことができる。

図３、図４のように、例えば、第１エレメント２１の第１連結部４１には、給電路１５１（後述）に接続されると共に第１板面１１から本体部３１に向けて前後に立ち上がる給電側連結部７１ａと、グランド層１５（グランド部）に接続されると共に第１板面１１から本体部３１に向けて前後に立ち上がる接地側連結部７２ａとが設けられている。そして、第１板面１１と当該第１板面１１より前方の所定位置との間において給電側連結部７１ａと接地側連結部７２ａとが離間して配置されている。また、第２エレメント２２の第１連結部４２に設けられた給電側連結部７１ｂ、接地側連結部７２ｂ、第３エレメント２３の第１連結部４３に設けられた給電側連結部７１ｃ、接地側連結部７２ｃ、第４エレメント２４の第１連結部４４に設けられた給電側連結部７１ｄ、接地側連結部７２ｄも、第１エレメント２１の給電側連結部７１ａ及び接地側連結部７２ａと同一の構成となっている。

また、図３、図７〜図１０等に示すように、いずれのエレメント２０の第２連結部５０も同様の形状となっており、細長の金属板状部を部分的に折り曲げた構成となっている。各第２連結部５０はいずれも、一端側（基端側）が対応する本体部３０の端部に連結されており、他端側（先端側）は基板１０に固定されている。具体的には、各第２連結部５０の基板１０側の端部における幅方向一端側部分７９（各第２連結部５０の端部における基板周縁寄りの部分）は基板１０を貫通した形態で固定されている。そして、基板１０にそれぞれ固定される各第２連結部５０の各幅方向一端側部分７９は、グランド層１５と導通しないように絶縁状態で配されている。例えば、第２連結部５１（第１エレメント２１の第２連結部５０）の先端部における幅方向一端側部分７９ａ（第２連結部５１の先端部における端部１０ａ寄りの部分）は基板１０を貫通した形態で固定されており、グランド層１５と導通しないように絶縁状態で配されている。なお、第２エレメント２２の第２連結部５２における幅方向一端側部分７９ｂ、第３エレメント２３の第２連結部５３における幅方向一端側部分７９ｃ、第４エレメント２４の第２連結部５４における幅方向一端側部分７９ｄも、第１エレメント２１の幅方向一端側部分７９ａと同様の構成で配置されている。

また、図３〜図１０に示すように、いずれのエレメント２０でも、第１連結部４０及び第２連結部５０には、前後方向と直交する方向に外面（エレメント外壁側の外面）が凹となる構成で屈曲する屈曲部７４，７５，７７が形成されている。そして、第１連結部４０及び第２連結部５０にそれぞれ形成された屈曲部７４，７５，７７はいずれも、第１連結部４０と第２連結部５０との間に構成される空間側に突出し、外壁面がこの空間側に凹むように屈曲している。例えば、図３に示すように、第１エレメント２１の内部領域は、本体部３１と第１連結部４１と第２連結部５１と基板１０とによって囲まれる空間として構成されており、第１エレメント２１に形成された屈曲部７４，７５，７７はいずれも、この空間側に向けて突出し、それぞれの外壁面（給電側連結部７１ａにおける外側（上記空間とは反対側）の外面）、接地側連結部７２ａにおける外側の外面、第２連結部５１における外側の外面）がこの空間側に凹むように屈曲している。また、第２エレメント２２、第３エレメント２３、第４エレメント２４においても第１エレメント２１の屈曲部７４，７５，７７と同一形状の屈曲部が形成されている。特に、各第１連結部４０では、給電側連結部７１、接地側連結部７２の前後方向中央部付近に屈曲部７４，７５が「くの字」状（給電側連結部７１、接地側連結部７２の板厚方向と直交する断面形状が「くの字」状）に折れ曲がる構成でそれぞれ形成されており、これら屈曲部７４，７５の前後両側は前後に直線状に延びる板状部分として構成されている。また、各第２連結部５０では、前後方向中央位置或いは中央位置よりもやや基板１０側に寄った位置に屈曲部７７が「くの字」状（第２連結部５０の板厚方向と直交する断面形状が「くの字」状）に形成されており、各屈曲部７７の前後両側は前後に直線状に延びる板状部分として構成されている。

次に、周波数調整部６０について説明する。各エレメント２０に対応して設けられた各周波数調整部６０は、基板１０上において第２連結部５０に電気的に接続された導電路として構成されており、少なくとも一部が基板１０の第１板面１１側から露出する配線パターンとして構成されている。具体的には、図３等に示すように、前後に延びる第２連結部５０の先端部（基板１０側の端部）付近から基板１０の第１板面１１に沿うように折れ曲がる配線パターンとして構成されており、例えば、エレメント２０の厚さよりも薄い厚さで形成されている。

また、各周波数調整部６０は、隣接する基板外縁に沿って細長に延び、先端側となるにつれて第１連結部４０側に近づくように第１連結部４０と第２連結部５０の間の領域内に配されている。これら周波数調整部６０は、連結されたエレメント２０からの電流が流れ得る導電路として構成されており、この周波数調整部６０の長さや形状によって対応するエレメント２０での共振周波数が定まるようになっている。

例えば、第１エレメント２１に対応する周波数調整部６１は、前後に延びる第２連結部５１の先端部付近から基板１０の第１板面１１に沿うように折れ曲がる配線パターンとして構成されており、隣接する端部１０ａに沿って細長に延び、先端側となるにつれて第１連結部４１側に近づくように第１連結部４１と第２連結部５１の間の領域内に配されている。そして、この周波数調整部６１の長さや形状によって対応する第１エレメント２１での共振周波数が定まるようになっている。また、第２エレメント２２に対応する周波数調整部６２、第３エレメント２３に対応する周波数調整部６３、第４エレメント２４に対応する周波数調整部６４も第１エレメント２１の周波数調整部６１と同様の構成をなしており、同様の機能を有している。なお、図１２では、図５の正面図から各エレメント２０を省略した構成を概略的に示しており、エレメント２０の各部分が貫通する孔などは省略して示している。

また、本構成では、上述したように基板１０の第２板面１２側に導電材からなるグランド層１５が設けられており、第１板面１１側の導電層として配される各周波数調整部６０はそれぞれ、基板１０を構成する絶縁材を介してグランド層１５と対向している。この構成では各周波数調整部６０とグランド層１５とが基板１０の厚さ程度に近接して対向しているため、この部分でキャパシタが構成され、容量成分を発生させている。

図１４には、図３等のようにアンテナ３を構成した場合における周波数調整部６３の長さ（エレメント先端長さ）と共振周波数の長さとの関係を示している。図１４の例は、各エレメントを所定サイズで形成した場合の一例であるが、図１４で例示されるように、アンテナ３の各エレメント２０は、周波数調整部６０の長さを変化させると共振周波数も変化するようになっている。このような構成のものでは、共振周波数と周波数調整部６０の長さとの対応関係を示す曲線の勾配が小さい領域（周波数調整部６０の長さの変化に対する共振周波数の変化の度合いが小さい領域）で共振周波数及び周波数調整部６０の長さを設定すれば、所望の共振周波数を精度高く得ることができる。例えば、９２０ＭＨｚ程度の周波数を所望の共振周波数とする場合、図１４のように所望の共振周波数（９２０ＭＨｚ程度）付近の勾配が小さくなるような特性のエレメントを構成した上で所望の共振周波数が得られるような長さで周波数調整部６０を調整すればよい。このようにすると、仮に周波数調整部６０の長さが若干ずれても共振周波数は所望の共振周波数から大きくずれなくなり、周波数の誤差を抑えることができる。

次に、各エレメント２０に電力を分配する回路について説明する。
図３、図１３に示す信号生成部１２２で生成された高周波信号（交流信号）は、例えば図１３のような分配部（電力分配器）１２３によって上述の各エレメント２０に電力を供給するように構成することができる。図１３の分配部１２３は、信号生成部１２２で生成された高周波信号が分配回路１４１に入力されるようになっており、この分配回路１４１からは、入力信号と同位相の高周波信号（第１中間信号）と、入力信号から９０°位相がずれた高周波信号（第２中間信号）とが出力されるようになっている。また、分配回路１４１から出力される同位相（０°）の第１中間信号は、分配回路１４２に入力されるようになっており、分配回路１４２からは、入力信号（第１中間信号）と同位相の高周波信号（第１出力信号）と、入力信号（第１中間信号）から９０°位相がずれた高周波信号（第２出力信号）とが出力されるようになっている。また、分配回路１４１から出力される９０°位相がずれた第２中間信号は９０°位相器１４９に入力されるようになっており、この９０°位相器１４９からは入力信号（第２中間信号）の位相を９０°ずらした高周波信号（第３中間信号）が出力されるようになっている。更に、９０°位相器１４９から出力される第３中間信号は、分配回路１４３に入力されるようになっており、分配回路１４３からは、入力信号（第３中間信号）と同位相の高周波信号（第３出力信号）と、入力信号（第３中間信号）から９０°位相がずれた高周波信号（第４出力信号）とが出力されるようになっている。なお、各分配回路１４１、１４２、１４３は、例えば公知のウィルキンソン型の分配回路として構成されており、５０Ωの抵抗１４５、１４６、１４７が接続されている。

このように分配部（分配回路）１２３では、信号生成部１２２から出力された高周波信号（入力信号）から、当該入力信号と同位相（０°）の信号、当該入力信号から位相が９０°ずれた信号、当該入力信号から位相が１８０°ずれた信号、当該入力信号から位相が２７０°ずれた信号をそれぞれ生成し、各給電側連結部７１を介して各エレメント２０に出力するようになっている。例えば、信号生成部１２２から出力される入力信号と同位相（０°）の信号（第１出力信号）については、第１給電路１５１を介して第１エレメント２１に出力し、信号生成部１２２から出力される入力信号から位相が９０°ずれた信号（第２出力信号）については、第３給電路１５３を介して第３エレメント２３に出力し、信号生成部１２２から出力される入力信号から位相が１８０°ずれた信号（第３出力信号）については、第２給電路１５２を介して第２エレメント２２に出力し、信号生成部１２２から出力される入力信号から位相が２７０°ずれた信号（第４出力信号）については第４給電路１５４を介して第４エレメント２４に出力している。

なお、ここでは、信号生成部１２２によって生成された高周波信号（交流信号）を、位相を９０°ずつずらして各エレメント２０に供給する一例を示したが、信号生成部１２２によって生成された交流信号を各エレメント２０に供給し得る構成であればこのような構成に限られず、他の分配方法を用いてもよい。或いは、信号生成部１２２によって生成された交流信号を各エレメント２０に順番に供給するような切替回路を設けるようにしてもよい。

上述した構成では、基板１０の第１板面１１側から突出した形態で給電素子としてのエレメント２０が設けられており、このエレメント２０には、前後方向と直交する方向に長手状に延びる本体部３０と、本体部３０の長手方向一端側と基板１０とを連結する第１連結部４０と、本体部３０の長手方向他端側と基板１０とを連結する第２連結部５０が設けられている。このように本体部３０の両端に第１連結部４０及び第２連結部５０がそれぞれ連結されているため、本体部３０を片持ち状に保持する構成と比較して長手方向のサイズを小さくすることができる。更に、導電路として構成される周波数調整部６０が第２連結部５０に電気的に接続されているため、エレメント２０の長さを抑えつつ、エレメント２０と周波数調整部６０を含めた導電部分の長さを確保することができ、所望の共振周波数で設定しようとする場合に、より軽量且つコンパクトな構成で実現できることとなる。

また、上述したように、周波数調整部６０は、少なくとも一部が基板１０の第１板面１１側から露出する配線パターンとして構成されている。このように周波数調整部６０を配線パターンとして構成することで、周波数調整の役割を果たす部分を軽量且つ簡易に構成することができる。

また、上述した構成では、第１連結部４０は、給電路（分配回路からの各出力ライン）に接続されると共に第１板面１１から本体部３０に向けて前後に立ち上がる給電側連結部７１と、グランド層１５に接続されると共に第１板面１１から本体部３０に向けて前後に立ち上がる接地側連結部７２とを備え、第１板面１１と当該第１板面１１より前方の所定位置との間において給電側連結部７１と接地側連結部７２とが離間して配置されている。
このようにすることで、軽量且つコンパクトなアンテナ構造を実現しつつ、給電側連結部７１或いは接地側連結部７２の長さや形状などによってインピーダンス調整等を簡易に行うことができるようになる。

また、上述した構成では、基板１０において第１板面１１とは反対の第２板面１２側には、エレメント２０を突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層１５が設けられている。このように構成することで、基板１０の第１板面１１側に配される回路とのカップリングを抑えることができる。特に、第２板面１２側のほぼ全面にわたるようにグランド層１５が設けられているため、上記効果が一層顕著となる。

また、上述した構成では、基板１０において第１板面１１とは反対の第２板面１２側には、エレメント２０を突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層１５が設けられており、周波数調整部６０は、第１板面１１側の導電層として配されており、周波数調整部６０とグランド層１５とが基板１０を構成する絶縁材を介して対向している。
このように構成することで、周波数調整部６０とグランド層１５とによって容量成分を構成することができるため、必要なエレメントサイズ（必要な線路長）を小さくすることができ、アンテナ３の一層の小型化を図ることができる。

また、上述した構成では、第１連結部４０及び第２連結部５０において、前後方向と直交する方向に凹となる構成で屈曲する屈曲部７４，７５，７７が形成されている。
このように構成すると、本体部３０或いは基板１０の一方に衝撃が加わった場合にその衝撃を屈曲部７４，７５，７７にて吸収することができ、他方への伝達を効果的に抑えることができる。また、第１連結部４０及び第２連結部５０をすべて直線状に形成する場合と比較して線路長を確保することができるため、エレメント２０を小型化する上で一層有利になる。更に、エレメント２０等に熱による拡大や収縮が生じた場合には屈曲部７４，７５，７７によってその変動による影響を緩和させることができる。

また、上述した構成では、第１連結部４０及び第２連結部５０にそれぞれ形成された屈曲部７４，７５，７７はいずれも、第１連結部４０と第２連結部５０との間に構成される空間側に凹むように屈曲している。この構成によれば、第１連結部４０及び第２連結部５０が外側（エレメント２０の長手方向外側）に突出することを抑えることができ、衝撃吸収を可能とし且つ線路長を確保し得る構造をエレメント２０の全長を抑えて実現することができる。

また、上述した構成では、エレメント２０は複数設けられ、各エレメント２０の本体部３０の長手方向が、それに隣接する他のエレメント２０の本体部３０の長手方向と異なる方向となるように、それら複数のエレメント２０が基板１０における中央部１０ｆの周りに並んで配置されている。このように構成することで、向きの異なる複数の偏波を発生させ得る構成を軽量且つコンパクトに実現できる。特に、円偏波あるいは偏波方向が変化する電波を前方側に良好に放出できる。

また、上述した構成では、基板１０は矩形状に構成されており、基板１０の周縁部を構成する各端部に隣接して沿うように各エレメント２０がそれぞれ配置されている。このように構成することで、基板１０の領域をより端部まで生かして効率的に各エレメント２０を配置することができる。

［他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態では、アンテナ３を構成するエレメントの数が４つである例を示したが、エレメントの数はこれ以上であっても、これ以下であってもよい。例えば、２つのエレメントを設け、これら２つのエレメントを構成する各本体部の長手方向が互いに直交するように配置してもよい。具体的には、図３の構成から第２エレメント２２、第４エレメントを省略したような構成等が挙げられる。

上記実施形態では、第１板面１１に沿って直線状に配置される周波数調整部６０を例示したが周波数調整部６０の構成はこれに限定されない。例えば、複数の折り曲げ箇所を有するような第１板面１１側のパターンとして構成してもよい。或いは、図１５のように第１板面１１側のパターンと第２板面１２側のパターンとによって導電路を構成してもよい。図１５の例では、第１板面（表面）１１側の直線パターン（実線で概念的に図示）と、第２板面（裏面）１２側の直線パターン（破線で概念的に図示）とを順次折り返してジグザグに構成するような周波数調整部６０を構成してもよい。

１…アンテナ
１０…基板
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…端部
１１…第１板面
１２…第２板面
１５…グランド層（グランド部）
２０…エレメント
３０…本体部
４０…第１連結部
５０…第２連結部
６０…周波数調整部
７１…給電側連結部
７２…接地側連結部
７４，７５，７７…屈曲部

Claims (9)

1. 基板と、
   導電性の材料によって構成されると共に前記基板の第１板面側から突出する形態で設けられ、前記基板の厚さ方向を前後方向としたときの当該前後方向と直交する方向に長手状に延びる本体部と、前記本体部の長手方向一端側と前記基板とを連結する第１連結部と、前記本体部の長手方向他端側と前記基板とを連結する第２連結部とを備え、前記第１連結部を介して前記本体部に給電されるように構成されたエレメントと、
   前記基板において前記第２連結部に電気的に接続された導電路として構成される周波数調整部と、
   を備えたことを特徴とするアンテナ。
2. 前記周波数調整部は、少なくとも一部が前記基板の前記第１板面側から露出する配線パターンとして構成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。
3. 前記第１連結部は、給電路に接続されると共に前記第１板面から前記本体部に向けて前後に立ち上がる給電側連結部と、グランド部に接続されると共に前記第１板面から前記本体部に向けて前後に立ち上がる接地側連結部とを備え、前記第１板面と当該第１板面より前方の所定位置との間において前記給電側連結部と前記接地側連結部とが離間して配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記基板において前記第１板面とは反対の第２板面側には、前記エレメントを突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ。
5. 前記基板において前記第１板面とは反対の第２板面側には、前記エレメントを突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層が設けられており、
   前記周波数調整部は、前記第１板面側の導電層として配されており、
   前記周波数調整部と前記グランド層とが前記基板を構成する絶縁材を介して対向していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ。
6. 前記第１連結部及び前記第２連結部には、前記前後方向と直交する方向に凹となる構成で屈曲する屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ。
7. 前記第１連結部及び前記第２連結部にそれぞれ形成された前記屈曲部はいずれも、前記第１連結部と前記第２連結部との間に構成される空間側に凹むように屈曲していることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
8. 前記エレメントは複数設けられ、
   各エレメントの前記本体部の長手方向が、それに隣接する他のエレメントの前記本体部の長手方向と異なる方向となるように、それら複数の前記エレメントが前記基板における所定の中央部の周りに並んで配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のアンテナ。
9. 前記基板は矩形状に構成されており、
   前記基板の周縁部を構成する各端部に隣接して沿うように各エレメントがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。

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