JP3340374B2 - 多周波アンテナ - Google Patents

多周波アンテナ

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JP3340374B2 JP01370498A JP1370498A JP3340374B2 JP 3340374 B2 JP3340374 B2 JP 3340374B2 JP 01370498 A JP01370498 A JP 01370498A JP 1370498 A JP1370498 A JP 1370498A JP 3340374 B2 JP3340374 B2 JP 3340374B2
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  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として携帯電話
などの小型、薄型の無線端末の内蔵アンテナとして利用
されている小形平面アンテナを、２つ以上のシステムに
適用できるようにした多周波アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】短絡板を有する平面アンテナは、携帯電
話に代表される小型、薄型の無線端末の内蔵アンテナと
して、優れた特性を有している。この平面アンテナを用
いて、２つ以上のシステムに適用できるように、異なる
周波数帯域を共に送受信可能な多周波アンテナを構成し
ようとする場合、図１４、図１５に示すような構成が知
られている。
【０００３】図１４に示した構成は、それぞれ異なった
共振周波数を有する平面アンテナを共平面上に隣接して
構成した例である。この構成の場合、２つの平面アンテ
ナを実装する面積が大きくなるという問題がある。
【０００４】また、図１５に示した構成は、それぞれ異
なった共振周波数を有する平面アンテナを上下に積み重
ねて構成した例であるが、この構成の場合、２つの平面
アンテナを実装する部分の高さ、体積が大きくなるとい
う問題がある。
【０００５】このように、従来平面アンテナを用いて多
周波化を図ろうとした場合、実装面積、実装体積が大き
くなるといった問題があり、無線端末の軽薄短小化を妨
げる要因となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来、平
面アンテナを用いた多周波アンテナの構成においては、
単周波数の平面アンテナに比べて、実装面積、実装体積
が大きくなるといった問題点があった。
【０００７】本発明は、上記のような従来技術の欠点を
解決し、単周波数の平面アンテナに比べて、実装面積、
実装体積の増大を必要としない多周波アンテナを提供す
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】接地板から所定の距離を
隔てて配置された導体板と、前記接地板と前記導体板と
を接続するための短絡板と、前記導体板に給電するため
の給電手段と、前記接地板と前記導体板との間隙を充填
する誘電体と、前記導体板上に配置された少なくとも１
つの高次モードの共振周波数を制御する手段とを具備
し, 前記高次モードの共振周波数を制御する手段を、
前記短絡板から距離
【数２】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆｎは第ｎ次モードの共振周波数、ε
ｒは誘電体の比誘電率（εｒは１以上））の正整数倍の
位置に、少なくとも１つ配置したことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】また、高次モードの共振周波数を制御する
手段は、導体板上に形成された切欠き部からなるものと
することもできる。更に、接地板と導体板との間の距離
は、場所により変化させることもできる。更にまた、誘
電体の比誘電率は、場所により変化させることもでき
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について詳細に説明する。本発明の実施形態を
説明するにあたって、まず短絡板付平面アンテナの共振
周波数について説明する。
【００１３】図１６は、短絡板付平面アンテナの一般的
な構成を示している。接地された導体板即ち接地板１６
０１上に、放射導体となる導体板１６０２が設置され、
この導体板１６０２は短絡板１６０３によって接地板１
６０１に接続され、給電線１６０４は図示しない送受信
回路に接統されている。導体板１６０２は、図中Ｌ1の
長さが約λg／４（λgは実効波長）となる周波数で共振
することが知られている。
【００１４】本発明の実施形態に係る多周波アンテナ
は、図１６に示した短絡板付平面アンテナの導体板１６
０２上に、少なくとも一つ以上の高次モードの共振周波
数を制御する手段を配置した構成である。このように構
成することにより、短絡板付平面アンテナの高次モード
の共振周波数を調整することができ、主モードと高次モ
ードを利用した多周波化を図ることができるので、一般
的に用いられている単周波平面アンテナに比べて、実装
面積、実装体積を共に増大することなく、多周波アンテ
ナを実現することが可能となる。
【００１５】（第１の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第１の実施形態について説明する。第１の実施
形態の概略構成を図１に示す。
【００１６】同図において、接地板１０１上には、前述
の如く予め定めた距離を隔てて導体板１０２が配置さ
れ、また、接地板１０１と導体板１０２を接続するため
の短絡板１０３と、導体板１０２に給電するための給電
線１０４と、接地板１０１と導体板１０２との間隙を充
填する誘電体１０５とが配置され、導体板１０２上に高
次モードの共振周波数を制御する手段としての切欠き部
１０６が配置されている。
【００１７】このように構成することにより、導体板１
０２は図中Ｌ1の長さが約λ1g／４（λ1gは主モードの
実効波長）となる周波数ｆ1で共振し、また同時に、図
中切欠き部１０６の周囲で曲げられた図示のようなＬ3
の長さが約３λ3g／４（λ3gは３次モードの実効波長）
となる周波数ｆ3で共振する。即ち、高次モードの共振
周波数を制御する手段として切欠き部１０６を配置し、
切欠き部１０６の周囲長を変えることによりＬ1、Ｌ3の
長さが変わるので、その周囲長を適当に選ぶことによ
り、主モード並びに高次モードの共振周波数を調節する
ことが可能である。
【００１８】実装面積の上では、周波数ｆ1で共振する
アンテナを実現するために必要な実装面積と同等であ
り、実装高さ（体積）の上でも周波数ｆ1で共振するア
ンテナを実現するために必要な実装高さ（体積）と同等
であるので、図１４、図１５で示した従来の多周波アン
テナに比べて小型、薄型化を実現している。即ち、従来
一義的に決まっていた高次モードの共振周波数を、高次
モードの共振周波数を制御する手段である切欠き部１０
６の長さを適当に選ぶことで調整し、高次モードを利用
した多周波アンテナである。図２は、この第１の実施形
態の多周波アンテナを動作させた場合の主モード、３次
モードの共振特性を示している。
【００１９】（第２の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第２の実施形態について、図３、及び図４を用
いて説明する。
【００２０】まず、図３（ａ）において、接地板３０１
上には、前述の如く予め定めた距離を隔てて導体板３０
２が配置され、また、接地板３０１と導体板３０２を接
続するための短絡板３０３と、導体板３０２に給電する
ための給電線３０４と、接地板３０１と導体板３０２と
の間隙を充填する誘電体３０５が配置され、短絡板３０
３から距離
【００２１】
【数３】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆnは第ｎ次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率（εrは１以上））の正整数倍の位
置に一つまたは複数の高次モードの共振周波数を制御す
る手段である切欠き部３０６が配置されている。即ち、
図３（ａ）は、主モードと３次モードによる多周波アン
テナを示しており、短絡板３０３から距離
【００２２】
【数４】 の位置に切欠き部３０６が配置されている。
【００２３】このように構成することにより、導体板３
０２は図中Ｌ1の長さが約λ1g／４（λ1gは主モードの
実効波長）となる周波数ｆ1で共振し、また同時に、図
中Ｌ3の長さが約３λ3g／４（λ3gは３次モードの実効
波長）となる周波数ｆ3で共振する。
【００２４】同図（ｂ）は、切欠き部３０６を設けない
場合の導体板３０２の長さ方向ｘの電圧分布Ｅを示した
ものであるが、この特性曲線から分かるように、短絡板
３０３から距離
【００２５】
【数５】 の位置で電圧が零、即ち電流が最大となっている。そし
て、高次モードの共振周波数を制御する手段である切欠
き部３０６は、切欠き部３０６が無い短絡板付平面アン
テナにおける３次モードの電流が最大となる位置に配置
されているので、切欠き部３０６の周囲長を適当に選ぶ
ことにより、主に第２の共振周波数ｆ3を容易に調節す
ることができる。
【００２６】次に、図４（ａ）は主モードと５次モード
による多周波アンテナの慨略構成を、また同図（ｂ）は
その電圧分布を示している。同図（ａ）において、接地
板４０１上には、前述の如く予め定めた距離を隔てて導
体板４０２が配置され、また、接地板４０１と導体板４
０２とを接続するための短絡板４０３と、導体板４０２
に給電するための給電線４０４と、接地板４０１と導体
板４０２との間隙を充填する誘電４０５が配置され、短
絡板４０３から距離
【００２７】
【数６】 の位置と、距離
【００２８】
【数７】 の位置に、高次モードの共振周波数を制御する手段であ
る切欠き部４０６、４０７がそれぞれ配置されている。
【００２９】（第３の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第３の実施形態について説明する。第３の実施
形態の概略構成を図５に示す。
【００３０】同図において、接地板５０１上には、前述
の如く予め定めた距離を隔てて導体５０２が配置され、
また、接地板５０１と導体板５０２を接続するための短
絡板５０３と、導体板５０２に給電するための給電線５
０４と、接地板５０１と導体板５０２との間隙を充填す
る誘電体５０５が配置され、短絡板５０３から距離
【００３１】
【数８】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆnは第ｎ次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率（εrは１以上））の正整数倍の位
置に導体板５０２の端面に接し、一つまたは複数の高次
モードの共振周波数を制御する手段である切欠き部５０
６が配置されている。即ち、同図は、主モードと３次モ
ードによる多周波アンテナを示しており、短絡板５０３
から距離
【００３２】
【数９】 の位置に、導体板５０２の端面に接し、高次モードの共
振周波数を制御する手段である切欠き部５０６が配置さ
れている。
【００３３】このように構成することによっても、多周
波アンテナを実現することができる。また、導体板５０
２の端面に接して切欠き部５０６を形成することによ
り、製造が簡単となる場合もある。
【００３４】（第４の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第４の実施形態について説明する、第４の実施
形態の概略構成を図６に示す。
【００３５】同図において、接地板６０１上には、一定
でない距離を隔てて導体６０２が配置され、また、接地
板６０１と導体板６０２を接統するための短絡板６０３
と、導体板６０２に給電するための給電線６０４と、接
地板６０１と導体板６０２との間隙を充填する誘電体６
０５が配置され、短絡板６０３から距離
【００３６】
【数１０】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆnは第ｎ次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率（εrは１以上））の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部６０６が配
置されている。即ち、同図は、主モードと３次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板６０３から距
離
【００３７】
【数１１】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部６０６が配置されている。
【００３８】接地板６０１と導体板６０２との間の距離
（誘電体６０５の厚さ）を変えることにより、容量が変
わるので共振周波数、帯域幅、入カインピーダンス等が
変わる。即ち、誘電体６０５の厚さを薄くすると、共振
周波数が下がり、帯域幅が狭くなり、入カインピーダン
スが下がる。誘電体６０５の厚さを厚くするとその逆と
なる。従って、このように接地板６０１と導体板６０２
との距離を継続的或いは段階的に変化させることで、共
振周波数、帯域幅、入カインピーダンス等を微調整する
ことができる。
【００３９】（第５の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第５の実施形態について説明する。第５の実施
形態の概略構成を図７に示す。
【００４０】同図において、接地板７０１上には、前述
の如く予め定めた距確を隔てて導体７０２が配置され、
また、接地板７０１と導体板７０２を接統するための短
絡板７０３と、導体板７０２に給電するための給電線７
０４と、接地板７０１と導体板７０２との間隙を充填す
る２種の誘電体７０５、７０７が配置され、短絡板７０
３から距離
【００４１】
【数１２】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆnは第ｎ次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率（εrは１以上））の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部７０６が配
置されている。即ち、同図は、主モードと３次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板７０３から距
離
【００４２】
【数１３】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部７０６が配置されている。
【００４３】誘電体７０５、７０７の比誘電率εrを変
化させることで、共振周波数、帯域幅、入カインピーダ
ンス等が変わる。即ち、誘電体７０５、７０７の比誘電
率εrを小さくすると、共振周波数が下がり、帯域幅が
狭くなり、入カインピーダンスが下がる。誘電体７０
５、７０７の比誘電率εrを大きくするとその逆とな
る。従って、このように誘電体７０５、７０７の比誘電
率εrを継続的或いは段階的に変化させることで、共振
周波数、帯域幅、入カインピーダンス等を微調整するこ
とができる。特に、切欠き部７０６付近の誘電体７０７
の比誘電率εrを変えることにより、共振周波数ｆ3を、
より効果的に調整することができる。
【００４４】（第６の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第６の実施形態について説明する。第６の実施
形態の概略構成を図８に示す。同図において、接地板８
０１上には、前述の如く予め定めた距離を隔てて導体板
８０２が配置され、また、接地板８０１と導体板８０２
を接続するための短絡板８０３と、導体板８０２に給電
するための同軸型の給電手段である同軸線路８０４と、
接地板８０１と導体板８０２との間隙を充填する誘電体
８０５が配置され、短絡板８０３から距離
【００４５】
【数１４】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆnは第ｎ次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率（εrは１以上））の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部８０６が配
置されている。即ち、同図は、主モードと３次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板８０３から距
離
【００４６】
【数１５】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部８０６が配置されている。
【００４７】ここで、同軸線路８０４の外皮導体は接地
板８０１に、また中心導体は導体板８０２に接続されて
いる。このように本発明の多周波アンテナは、従来の平
面アンテナと同様に、同軸線路８０４により容易に給電
することができる。
【００４８】（第７の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第７の実施形態について説明する。第７の実施
形態の概略構成を図９に示す。
【００４９】同図において、接地板９０１上には、前述
の如く予め定めた距離を隔てて導体板９０２が配置さ
れ、また、接地板９０１と導体板９０２を接続するため
の短絡板９０３と、導体板９０２に設けられ、電磁結合
により給電するためのコプレーナ線路９０４と、接地板
９０１と導体板９０２との間隙を充填する誘電体９０５
が配置され、短絡板９０３から距離
【００５０】
【数１６】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆnは第ｎ次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率（εrは１以上））の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部９０６が配
置されている。即ち、同図は、主モードと３次モードに
よる多周波アンテナを示しており、短絡板９０３から距
離
【００５１】
【数１７】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部９０６が配置されている。
【００５２】このように本発明の多周波アンテナは、従
来の平面アンテナと同様に、コプレーナ線路９０４、ま
たは、マイクロストリップ線路、ストリップ線路等を用
いて電磁結合により容易に給電することができる。
【００５３】（第８の実施形態）本発明に係る多周波ア
ンテナの第８の実施形態について説明する。第８の実施
形態の概略橘成を図１０に示す。
【００５４】同図において、接地板１００１上には、前
述の如く予め定めた距離を隔てて導体板１００２が配置
され、また、接地板１００１と導体板１００２を接続す
るための短絡板１００３と、導体板１００２と同じ平面
に設けられた共平面型で給電するためのマイクロストリ
ップ線路１００４と、接地板１００１と導体板１００２
との間隙を充填する誘電体１００５が配置され、短絡板
１００３から距離
【００５５】
【数１８】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
…）、ｃは光速、ｆnは第ｎ次モードの共振周波数、εr
は誘電体の比誘電率（εrは１以上））の正整数倍の位
置に導体板の端面に接し、一つまたは複数の高次モード
の共振周波数を制御する手段である切欠き部１００６が
配置されている。即ち、同図は、主モードと３次モード
による多周波アンテナを示しており、短絡板１００３か
ら距離
【００５６】
【数１９】 の位置に高次モードの共振周波数を制御する手段である
切欠き部１００６が配置されている。
【００５７】このように本発明の多周波アンテナは、従
来の平面アンテナと同様に、導体板１００２と同一平面
に配置されたマイクロストリップ線路１００４等により
容易に給電することができる。
【００５８】（第９、１０、及び第１１の実施形態）本
発明に係る多周波アンテナの第９、第１０、及び第１１
の実施形態について説明する。
【００５９】第９の実施形態の概略構成を図１１、第１
０の実施形態の概略構成を図１２に、また第１１の実施
形態の概略構成を図１３に示す。これら第９、１０、及
び第１１の実施形態は、導体板１１０２、１２０２、１
３０２の形状を、それぞれ矩形、円形、及び楕円形とし
たものである。このように導体板の形状を調節すること
により、共振周波数、入カインピーダンス等を容易に調
節することができる。
【００６０】尚、前記給電手段の位置、短絡板の位置、
短絡板の長さは任意に調整でき、これによって、共振周
波数、入カインピーダンス等を容易に調節することがで
きる。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、一般的に用いられてい
る単周波平面アンテナに比べて、実装面積、実装体積を
共に増大することなく、小型、薄型の多周波アンテナを
容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る多周波アンテナの第１の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図２】 本発明に係る多周波アンテナの第１の実施形
態における共振特性を示す図。
【図３】 本発明に係る多周波アンテナの第２の実施形
態（主モードと３次モードの場合）の慨略構成を示す斜
視図、及びその電圧分布を説明するための図。
【図４】 本発明に係る多周波アンテナの第２の実施形
態（主モードと５次モードの場合）の慨略構成を示す斜
視図、及びその電圧分布を説明するための図。
【図５】 本発明に係る多周波アンテナの第３の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図６】 本発明に係る多周波アンテナの第４の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図７】 本発明に係る多周波アンテナの第５の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図８】 本発明に係る多周波アンテナの第６の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図９】 本発明に係る多周波アンテナの第７の実施形
態の慨略構成を示す斜視図。
【図１０】 本発明に係る多周波アンテナの第８の実施
形態の慨略構成を示す斜視図。
【図１１】 本発明に係る多周波アンテナの第９の実施
形態における主要部の慨略構成を示す平面図。
【図１２】 本発明に係る多周波アンテナの第１０の実
施形態における主要部の慨略構成を示す平面図。
【図１３】 本発明に係る多周波アンテナの第１１の実
施形態における主要部の慨略構成を示す平面図。
【図１４】 従来の多周波アンテナの一例の構成を示す
斜視図。
【図１５】 従来の多周波アンテナの他の例の構成を示
す斜視図。
【図１６】 短絡板付平面アンテナの一般的な構成を示
す斜視図。
【符号の説明】
１０１…接地板 １０２…導体板 １０３…短絡板 １０４…給電線 １０５…誘電体 １０６…切欠き部 ３０１…接地板 ３０２…導体板 ３０３…短絡板 ３０４…給電線 ３０５…誘電体 ３０６…切欠き部 ４０１…接地板 ４０２…導体板 ４０３…短絡板 ４０４…給電線 ４０５…誘電体 ４０６、４０７…切欠き部 ５０１…接地板 ５０２…導体板 ５０３…短絡板 ５０４…給電線 ５０５…誘電体 ５０６…切欠き部 ６０１…接地板 ６０２…導体板 ６０３…短絡板 ６０４…給電線 ６０５…誘電体 ６０６…切欠き部 ７０１…接地板 ７０２…導体板 ７０３…短絡板 ７０４…給電線 ７０５、７０７…誘電体 ７０６…切欠き部 ８０１…接地板 ８０２…導体板 ８０３…短絡板 ８０４…同軸線路 ８０５…誘電体 ８０６…切欠き部 ９０１…接地板 ９０２…導体板 ９０３…短絡板 ９０４…コプレーナ線路 ９０５…誘電体 ９０６…切欠き部 １００１…接地板 １００２…導体板 １００３…短絡板 １００４…マイクロストリップ線路 １００５…誘電体 １００６…切欠き部 １１０２…導体板 １１０３…短絡板 １１０４…給電線 １１０６…切欠き部 １２０２…導体板 １２０３…短絡板 １２０４…給電線 １２０６…切欠き部 １３０２…導体板 １３０３…短絡板 １３０４…給電線 １３０６…切欠き部 １６０１…接地板 １６０２…導体板 １６０３…短絡板 １６０４…給電線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−326628（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−253702（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−69717（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−36633（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−15328（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4692769（ＵＳ，Ａ) 羽石操，最新平面アンテナ技術，総合 技術センター，1993年 ３月25日，ｐ ｐ．324−325 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 13/08 H01Q 5/01

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接地板から所定の距離を隔てて配置された
    導体板と、 前記接地板と前記導体板とを接統するための短絡板と、 前記導体板に給電するための給電手段と、 前記接地板と前記導体板との間隙を充填する誘電体と、 前記導体板上に配置された少なくとも１つの高次モード
    の共振周波数を制御する手段とを具備し, 前記高次モードの共振周波数を制御する手段を、前記短
    絡板から距離 【数１】 （但し、ｎは奇数次モードの次数（ｎ＝３、５、７、
    …）、ｃは光速、ｆｎは第ｎ次モードの共振周波数、ε
    ｒは誘電体の比誘電率（εｒは１以上））の正整数倍の
    位置に、少なくとも１つ配置したことを特徴とする多周
    波アンテナ。
  2. 【請求項２】前記高次モードの共振周波数を制御する手
    段は、前記導体板上に形成された切欠き部からなること
    を特徴とする請求項１に記載の多周波アンテナ。
  3. 【請求項３】前記接地板と前記導体板との間の距離は、
    場所により変化していることを特徴とする請求項１また
    は請求項２のいずれかに記載の多周波アンテナ。
  4. 【請求項４】前記誘電体の比誘電率は、場所により変化
    していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
    れかに記載の多周波アンテナ。
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