JP3518614B2 - ループアンテナ - Google Patents
ループアンテナInfo
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- JP3518614B2 JP3518614B2 JP14904293A JP14904293A JP3518614B2 JP 3518614 B2 JP3518614 B2 JP 3518614B2 JP 14904293 A JP14904293 A JP 14904293A JP 14904293 A JP14904293 A JP 14904293A JP 3518614 B2 JP3518614 B2 JP 3518614B2
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- Japan
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- antenna
- loop antenna
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は携帯用無線機に利用す
る。特に、人体近傍で使用するアンテナのインピーダン
スマッチング技術に関する。
る。特に、人体近傍で使用するアンテナのインピーダン
スマッチング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話機または無線選択呼出用受信機
のような小型無線装置は一般に人体近傍で利用されるた
めに、アンテナには人体近傍で利得が劣化しないことが
要求される。この要求を満たすアンテナとして無線選択
呼出用受信機のように筐体の大きさが使用波長に比べて
十分小さい端末では、小型ループアンテナが用いられて
いる。小型ループアンテナはループ面を貫く磁流ダイポ
ールとして動作するため、ループ面を人体に垂直に配置
すると人体内に生じる磁流ダイポールのイメージが同相
となり利得が上がるためである。このループアンテナの
入力インピーダンスは大きなインダクティブ成分を持
ち、従来はアンテナを共振させるために、無線機のアン
テナ入力端の前段にインダクタンスを打ち消す付加回路
を配置している。
のような小型無線装置は一般に人体近傍で利用されるた
めに、アンテナには人体近傍で利得が劣化しないことが
要求される。この要求を満たすアンテナとして無線選択
呼出用受信機のように筐体の大きさが使用波長に比べて
十分小さい端末では、小型ループアンテナが用いられて
いる。小型ループアンテナはループ面を貫く磁流ダイポ
ールとして動作するため、ループ面を人体に垂直に配置
すると人体内に生じる磁流ダイポールのイメージが同相
となり利得が上がるためである。このループアンテナの
入力インピーダンスは大きなインダクティブ成分を持
ち、従来はアンテナを共振させるために、無線機のアン
テナ入力端の前段にインダクタンスを打ち消す付加回路
を配置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このループア
ンテナの帯域は、その大きなインダクタンス成分のため
に狭帯域となっており、共振をとるための調整が難しく
時間がかかる。
ンテナの帯域は、その大きなインダクタンス成分のため
に狭帯域となっており、共振をとるための調整が難しく
時間がかかる。
【０００４】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、アンテナ自身を自己共振させインピーダンスマ
ッチング回路を不要とすることができるループアンテナ
を提供することを目的とする。
であり、アンテナ自身を自己共振させインピーダンスマ
ッチング回路を不要とすることができるループアンテナ
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はループアンテナ
であり、その特徴とするところは、導体材料により形成
され一つの開放端を有するループエレメントと、このル
ープエレメントのループ面にほぼ垂直な面を有する第一
の導体と、無線通信機の共通電位に接続されこの導体と
は別電位に設けられた第二の導体と、前記開放端の一端
が前記無線通信機のアンテナ給電点に接続され、他端が
短絡線を介して前記第一の導体に接続されたところにあ
る。前記ほぼ垂直な面は前記ループ面の形状のほぼ１つ
分を包含する面積を有することが望ましい。さらに、好
ましくは前記ループ面の形状の少なくとも２つ分を包含
する面積を有することが望ましい。
であり、その特徴とするところは、導体材料により形成
され一つの開放端を有するループエレメントと、このル
ープエレメントのループ面にほぼ垂直な面を有する第一
の導体と、無線通信機の共通電位に接続されこの導体と
は別電位に設けられた第二の導体と、前記開放端の一端
が前記無線通信機のアンテナ給電点に接続され、他端が
短絡線を介して前記第一の導体に接続されたところにあ
る。前記ほぼ垂直な面は前記ループ面の形状のほぼ１つ
分を包含する面積を有することが望ましい。さらに、好
ましくは前記ループ面の形状の少なくとも２つ分を包含
する面積を有することが望ましい。
【０００６】前記無線通信機は前記第二の導体上に配置
された回路基板上に構成されることが望ましい。前記ル
ープエレメントおよび前記回路基板を内包する筐体が設
けられ、前記ループエレメントの他端は、この筐体の外
側表面の一部に設けられ別の大きい導体に接触できるよ
うに構成された電極に接続される構成とすることもでき
る。
された回路基板上に構成されることが望ましい。前記ル
ープエレメントおよび前記回路基板を内包する筐体が設
けられ、前記ループエレメントの他端は、この筐体の外
側表面の一部に設けられ別の大きい導体に接触できるよ
うに構成された電極に接続される構成とすることもでき
る。
【０００７】
【作用】ループエレメントの開放端の一端と第一の導体
を接続した短絡線が、等化的に地板上のモノポールアン
テナとして動作する。モノポールアンテナはキャパシタ
ンス成分を有するために、ループアンテナと短絡線とを
直列に接続することにより、ループアンテナのインダク
タンス成分が相殺され、ループアンテナを自己共振状態
にすることができる。
を接続した短絡線が、等化的に地板上のモノポールアン
テナとして動作する。モノポールアンテナはキャパシタ
ンス成分を有するために、ループアンテナと短絡線とを
直列に接続することにより、ループアンテナのインダク
タンス成分が相殺され、ループアンテナを自己共振状態
にすることができる。
【０００８】これにより、このループアンテナはインピ
ーダンスマッチング調整のための付加回路を不要とする
ことができるため、製造工程における回路調整を不要と
することができる。
ーダンスマッチング調整のための付加回路を不要とする
ことができるため、製造工程における回路調整を不要と
することができる。
【０００９】本発明は、前記第一の導体の表面を境界面
としてループエレメントのイメージを形成させるもので
あり、イメージを形成させることにより、特性インピー
ダンスが安定化され、インピーダンスマッチングがとり
やすくなり、アンテナ効率をよくすることができる。
としてループエレメントのイメージを形成させるもので
あり、イメージを形成させることにより、特性インピー
ダンスが安定化され、インピーダンスマッチングがとり
やすくなり、アンテナ効率をよくすることができる。
【００１０】第一の導体の面積を大きくすることによ
り、イメージが形成されやすい。ループエレメントの１
つ分がそっくり包含される面積があると、少なくとも片
側についてイメージを形成することができる。ループエ
レメントの２つ分がそっくり包含される面積があると、
有効にイメージを形成することができる。外部にこの第
一の導体に接続するための電極を設け、この電極を大き
い導体（人体）に接触させると第一の導体の面積がみか
け上大きくなり、有効にループエレメントのイメージが
形成される。
り、イメージが形成されやすい。ループエレメントの１
つ分がそっくり包含される面積があると、少なくとも片
側についてイメージを形成することができる。ループエ
レメントの２つ分がそっくり包含される面積があると、
有効にイメージを形成することができる。外部にこの第
一の導体に接続するための電極を設け、この電極を大き
い導体（人体）に接触させると第一の導体の面積がみか
け上大きくなり、有効にループエレメントのイメージが
形成される。
【００１１】
【実施例】本発明第一実施例の構成を図１および図２を
参照して説明する。図１は本発明第一実施例の構成図で
ある。図２は本発明第一実施例の要部構成図である。
参照して説明する。図１は本発明第一実施例の構成図で
ある。図２は本発明第一実施例の要部構成図である。
【００１２】本発明はループアンテナであり、その特徴
とするところは、導体材料により形成され一つの開放端
を有するループエレメント２と、このループエレメント
２のループ面にほぼ垂直な面を有する第一の導体として
導電性面１と、回路基板４として構成された無線通信機
の共通電位に接続されこの導体とは別電位に設けられた
第二の導体と、前記開放端の一端が回路基板４のアンテ
ナ給電点に接続され、他端が短絡線３を介して導電性面
１に接続されたところにある。導電性面１は前記ループ
面の形状の少なくとも２つ分を包含する面積を有して構
成される。ループエレメント２に用いた導体材料は、そ
の伸延長が使用波長の４分の１以下である。
とするところは、導体材料により形成され一つの開放端
を有するループエレメント２と、このループエレメント
２のループ面にほぼ垂直な面を有する第一の導体として
導電性面１と、回路基板４として構成された無線通信機
の共通電位に接続されこの導体とは別電位に設けられた
第二の導体と、前記開放端の一端が回路基板４のアンテ
ナ給電点に接続され、他端が短絡線３を介して導電性面
１に接続されたところにある。導電性面１は前記ループ
面の形状の少なくとも２つ分を包含する面積を有して構
成される。ループエレメント２に用いた導体材料は、そ
の伸延長が使用波長の４分の１以下である。
【００１３】本発明第一実施例では、筐体５に穴を設
け、内蔵したループエレメント２の一端を短絡線３を介
しこの穴を通して導電性面１である金属面に接続する。
図２に示すように、導電性面１上に高さＨ１、幅Ｗ１の
ループエレメント２を配置し、ループエレメント２のル
ープアンテナとしての給電点のうち端子Ａを高さＨ２で
大きさＷ２×Ｄ２の回路基板４に接続し、端子Ｂを短絡
線３を介して導電性面１に接続している。
け、内蔵したループエレメント２の一端を短絡線３を介
しこの穴を通して導電性面１である金属面に接続する。
図２に示すように、導電性面１上に高さＨ１、幅Ｗ１の
ループエレメント２を配置し、ループエレメント２のル
ープアンテナとしての給電点のうち端子Ａを高さＨ２で
大きさＷ２×Ｄ２の回路基板４に接続し、端子Ｂを短絡
線３を介して導電性面１に接続している。
【００１４】次に、本発明第一実施例の動作を図３ない
し図６を参照して説明する。図３は導電性面１の影響を
説明する図である。図４は本発明第一実施例のループエ
レメント２の寸法を示す図である。図５は本発明第一実
施例の指向特性を示す図である。図６は短絡線３を流れ
る電流の方向を示す図である。本発明第一実施例のルー
プアンテナの共振特性は、ループエレメント２の高さＨ
１、幅Ｗ１、ループエレメント２の底面と導電性面１と
の距離ｍｈ、ループエレメント２の距離ｌｗ、回路基板
４の大きさＷ２、Ｄ２および高さＨ２によって変化す
る。
し図６を参照して説明する。図３は導電性面１の影響を
説明する図である。図４は本発明第一実施例のループエ
レメント２の寸法を示す図である。図５は本発明第一実
施例の指向特性を示す図である。図６は短絡線３を流れ
る電流の方向を示す図である。本発明第一実施例のルー
プアンテナの共振特性は、ループエレメント２の高さＨ
１、幅Ｗ１、ループエレメント２の底面と導電性面１と
の距離ｍｈ、ループエレメント２の距離ｌｗ、回路基板
４の大きさＷ２、Ｄ２および高さＨ２によって変化す
る。
【００１５】共振を与えるループアンテナの構造は、例
えば図３に示すような導電性面１の影響をイメージ６を
配置し回路基板４をメッシュ状の金属板としたワイヤグ
リッドモデルを用いて計算することによって算出するこ
とができる。図４にワイヤグリッドモデルを用いて算出
した共振を与える本発明第一実施例のループアンテナの
寸法の一例を示す。また、図４には、ループ幅Ｗ１以外
の構造パラメータを計算に用いた値と同じとし、放射レ
ベルのピークを与えるループ幅Ｗ１を測定により求めた
値をあわせて示す。放射レベルのピークを与えるＷ１
（測定値）と計算で得たＷ１は、その差が０．０１λ以
下であり、ほぼ一致していることがわかる。
えば図３に示すような導電性面１の影響をイメージ６を
配置し回路基板４をメッシュ状の金属板としたワイヤグ
リッドモデルを用いて計算することによって算出するこ
とができる。図４にワイヤグリッドモデルを用いて算出
した共振を与える本発明第一実施例のループアンテナの
寸法の一例を示す。また、図４には、ループ幅Ｗ１以外
の構造パラメータを計算に用いた値と同じとし、放射レ
ベルのピークを与えるループ幅Ｗ１を測定により求めた
値をあわせて示す。放射レベルのピークを与えるＷ１
（測定値）と計算で得たＷ１は、その差が０．０１λ以
下であり、ほぼ一致していることがわかる。
【００１６】図５に、図４に示したＨ１＝０．００８λ
に対応する本発明第一実施例のループアンテナの放射特
性を示す。測定面は図２に示す座標のｘｙ面内である。
ピークの利得−１５ｄＢｄは、従来の付加回路を持つ同
サイズのループアンテナの導電性面１の近傍での利得と
ほぼ等しい値であり、本発明第一実施例のループアンテ
ナがインピーダンスマッチング調整のための付加回路な
しで従来のループアンテナと同様の特性を有することが
確認できる。本構成では短絡線３が導電性面１から遠い
端子Ｂに接続されているために、短絡線３を流れる電流
の方向は図６に示すように短絡線３に近接するループエ
レメント２のａ−ａ′の辺を流れる電流の方向と同じと
なる。よって、短絡線３上の電流からの放射が、ａ−
ａ′辺を流れる電流による放射によって相殺されないた
めに、従来のループアンテナではｘ軸方向の放射は減衰
するがｘ軸方向にも放射を持つループアンテナが実現で
きる。
に対応する本発明第一実施例のループアンテナの放射特
性を示す。測定面は図２に示す座標のｘｙ面内である。
ピークの利得−１５ｄＢｄは、従来の付加回路を持つ同
サイズのループアンテナの導電性面１の近傍での利得と
ほぼ等しい値であり、本発明第一実施例のループアンテ
ナがインピーダンスマッチング調整のための付加回路な
しで従来のループアンテナと同様の特性を有することが
確認できる。本構成では短絡線３が導電性面１から遠い
端子Ｂに接続されているために、短絡線３を流れる電流
の方向は図６に示すように短絡線３に近接するループエ
レメント２のａ−ａ′の辺を流れる電流の方向と同じと
なる。よって、短絡線３上の電流からの放射が、ａ−
ａ′辺を流れる電流による放射によって相殺されないた
めに、従来のループアンテナではｘ軸方向の放射は減衰
するがｘ軸方向にも放射を持つループアンテナが実現で
きる。
【００１７】次に、本発明第二実施例を図７および図８
を参照して説明する。図７は本発明第二実施例の構成図
である。図８は本発明第二実施例の動作特性を説明する
図である。図７に示すように本発明第二実施例では、筐
体５の外側表面の一部に接触金属板７を配置し短絡線３
を接触金属板７に接続して導電性面１に接触金属板７を
介して接触させる。本発明第二実施例は、人体等のよう
な損失性誘電体８を導電性面１として用いたときのよう
に、短絡線３を直接ハンダ付け等で固定できない場合に
有効である。アンテナの放射レベルは接触金属板７の面
積によって変化する。図８（ｂ）に、図８（ａ）の測定
配置における接触金属板７の面積と放射レベルの関係を
示す。ループエレメント２の高さや幅等の構造パラメー
タは図５と同様である。本発明第二実施例のように短絡
線３と損失性誘電体８の間に接触金属板７を配置して接
触させることにより、放射レベルを１５ｄＢと大きく改
善することができ、接触金属板７の面積８×１０-4（波
長2 ）以上では導電性面１に直接接続した場合とほぼ同
じ放射レベルを得ることができる。本発明第一および第
二実施例において導電性面１は平面であっても曲面であ
ってもよい。
を参照して説明する。図７は本発明第二実施例の構成図
である。図８は本発明第二実施例の動作特性を説明する
図である。図７に示すように本発明第二実施例では、筐
体５の外側表面の一部に接触金属板７を配置し短絡線３
を接触金属板７に接続して導電性面１に接触金属板７を
介して接触させる。本発明第二実施例は、人体等のよう
な損失性誘電体８を導電性面１として用いたときのよう
に、短絡線３を直接ハンダ付け等で固定できない場合に
有効である。アンテナの放射レベルは接触金属板７の面
積によって変化する。図８（ｂ）に、図８（ａ）の測定
配置における接触金属板７の面積と放射レベルの関係を
示す。ループエレメント２の高さや幅等の構造パラメー
タは図５と同様である。本発明第二実施例のように短絡
線３と損失性誘電体８の間に接触金属板７を配置して接
触させることにより、放射レベルを１５ｄＢと大きく改
善することができ、接触金属板７の面積８×１０-4（波
長2 ）以上では導電性面１に直接接続した場合とほぼ同
じ放射レベルを得ることができる。本発明第一および第
二実施例において導電性面１は平面であっても曲面であ
ってもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればル
ープアンテナの構造を自己共振を起こす形状に選定する
ことにより、インピーダンスマッチング調整のための付
加回路を用いずに共振状態のループアンテナを得ること
ができる。よって、製作時に付加回路および付加回路の
調整時間が不要となるため、製作コストおよび時間を大
幅に低減させることができる。
ープアンテナの構造を自己共振を起こす形状に選定する
ことにより、インピーダンスマッチング調整のための付
加回路を用いずに共振状態のループアンテナを得ること
ができる。よって、製作時に付加回路および付加回路の
調整時間が不要となるため、製作コストおよび時間を大
幅に低減させることができる。
【図１】本発明第一実施例の構成図。
【図２】本発明第一実施例の要部構成図。
【図３】導電性面の影響を説明する図。
【図４】本発明第一実施例のループエレメントの寸法を
示す図。
示す図。
【図５】本発明第一実施例の指向特性を示す図。
【図６】短絡線を流れる電流の方向を示す図。
【図７】本発明第二実施例の構成図。
【図８】本発明第二実施例の動作特性を説明する図。
１ 導電性面
２ ループエレメント
３ 短絡線
４ 回路基板
５ 筐体
６ イメージ
７ 接触金属板
８ 損失性誘電体
Ａ、Ｂ 端子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−92103（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−142461（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−67910（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−253106（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−183201（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−97004（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−67806（ＪＰ，Ｕ)
実公 昭42−1928（ＪＰ，Ｙ１)
国際公開92／200117（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 1/24
H01Q 7/00
Claims (3)
- 【請求項１】 導体材料により形成され一つの開放端
を有するループエレメントと、 このループエレメントが形成するループ面にほぼ垂直な
面を有する第一の導体からなる第一の導電性面と、前記開放端の一端が短絡線により前記第一の導電性面に
短絡され 、前記ループエレメントの開放端の他端が無線通信機のア
ンテナ給電点に接続され、この無線通信機の共通電位は
前記第一の導電性面とは別電位であり、前記ループエレ
メントが形成するループ面とはほぼ垂直な面を有する第
二の導体からなる第二の導電性面に接続された ことを特
徴とするループアンテナ。 - 【請求項２】 前記無線通信機は前記第二の導電性面
上に配置された回路基板上に構成された請求項１記載の
ループアンテナ。 - 【請求項３】 前記ループエレメントおよび前記回路基
板を包含する筐体が設けられ、前記ループエレメントの
他端は、この筐体の外側表面の一部に設けられ別の大き
い導体に接触できるように構成された電極に接続された
請求項２記載のループアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14904293A JP3518614B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ループアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14904293A JP3518614B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ループアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077312A JPH077312A (ja) | 1995-01-10 |
| JP3518614B2 true JP3518614B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=15466384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14904293A Expired - Fee Related JP3518614B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ループアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3518614B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP14904293A patent/JP3518614B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077312A (ja) | 1995-01-10 |
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