JP4153902B2 - スロットアレーアンテナ及び無線通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、スロットアレーアンテナ及び無線通信端末に関し、特に携帯電話機等の無線通信端末及びそれに組み込まれるスロットアレーアンテナに関する。

下記特許文献１に記載されたスロットアレーアンテナは、図１６に示すように、長方形状で同一の外径を有する２枚の板体が平行に配置され、それぞれの板体の一方の主面には導電性シートが貼着されており、一方の板体が放射導体１１として使用され、他方の板体が反射導体１２として使用されている。

放射導体１１には、板体の主面中央を長手方向に長く打ち抜いた窓１３（スロット）が形成され、窓１３の壁面の長手方向中央を窓内に突出させた給電点１４が設けられている。この放射導体１１は、電波を放射あるいは受信するアンテナ本体である。

放射導体１１と反射導体１２とは使用周波数の０．０８波長〜０．２５波長の間隔Ｄを隔てて配置されており、この反射導体１２には、放射導体１１に形成された窓１３と対向するように、主面中央に２つの窓５ａ及び５ｂが抜き打ち形成されている。

ここで、放射導体１１の主面に垂直な軸をＸ軸とし、反射導体１２から放射導体１１に向かう方向を＋Ｘ方向とする。また、放射導体１１の幅方向をＹ軸とし、紙面左側から右側の方向を＋Ｙ方向とする。さらに、放射導体１１の長手方向をＺ軸とし、紙面下側から上側の方向を＋Ｚ方向とする。

このスロットアレーアンテナを携帯電話機等の無線通信端末に搭載することを想定し、使用周波数を３．７５ＧＨｚ、放射導体１１と反射導体１２との間隔Ｄを０．０６波長として、スロットアレーアンテナの放射特性及び近傍磁界分布を示す。

スロットアレーアンテナの放射特性においては、図１７に示すように、＋Ｘ方向に９．２ｄＢｉの利得が得られることと、１２．８ｄＢのＦ／Ｂ比が得られることが示されている。

また、スロットアレーアンテナの近傍磁界分布は、図１８に示すように、図１６のスロットアレーアンテナを＋Ｙ方向から見た近傍磁界分布であり、反射導体１２の窓５ａと窓５ｂとの境界部分に磁界が集中していることが分かる。
特開２００２−０８４１３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のスロットアレーアンテナでは、例えば携帯電話機に搭載した場合、携帯電話機のマイクやスピーカなどを備える側に反射導体１２が配置され、通話時にユーザ（人体）と向き合う側に反射導体１２が位置することから、反射導体１２の境界部分に磁界が集中すると、人体頭部に吸収される電波の平均エネルギー量であるＳＡＲ（Specific Absorption Rate）が増大するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ＳＡＲを低減するスロットアレーアンテナ及び無線通信端末を提供することを目的とする。

本発明のスロットアレーアンテナは、スロットを有する地板と、前記スロットの中央部分に配設された給電部と、前記スロットに対向する無給電スロットを有し、前記地板に対向して配設された反射導体と、前記無給電スロットの前記給電部に対応する位置と前記無給電スロットの誘起電流が発生する端部との間において、前記無給電スロットの対向辺を部分的に接続する第１の短絡部と、を備えた構成を採る。

この構成によれば、無給電スロットの給電部と誘起電流が発生する端部との間に発生する最大となる電界を短絡部により分散することができるので、バックローブを低減することができる。

本発明のスロットアレーアンテナは、前記給電部と対応する位置において、前記無給電スロットの対向辺を部分的に接続する第２の短絡部を更に備えた構成を採る。

この構成によれば、給電部に対応する位置において無給電スロットに対向する部分に発生する高い電界を第２の短絡部により分散することができるので、より一層バックローブを低減することができる。

本発明のスロットアレーアンテナは、前記スロットの中央部分において他端部に比べて一端部にシフトさせて前記給電部を配設し、前記無給電スロットの前記給電部に対応する位置と前記スロットの他端部に対応する前記無給電スロットの他端部との間に前記短絡部を配設した構成を採る。

この構成によれば、スロットの一端部にシフトさせて給電部を配設することにより、インピーダンス整合を容易にとることができるとともに、給電部のシフトに伴い無給電スロットの給電部に対応する位置と他端部との間の最大となる電界を短絡部により減少することができる。

本発明のスロットアレーアンテナは、前記第１の短絡部又は第２の短絡部が、前記無給電スロットの対向辺を部分的に接続しかつ切断可能なスイッチング素子である構成を採る。さらに、本発明のスロットアレーアンテナは、前記第１の短絡部であるスイッチング素子が電気的並列に複数配設されている構成を採る。

これらの構成によれば、無給電スロットにおいて電界が最大となる箇所が変化しても、スイッチング素子によりその箇所に対応して短絡部を構築することができ、無給電スロットに発生する最大の電界を減少することができるので、バックローブを低減することができ、ＳＡＲを低減することができる。従って、使用周波数の変化に対応したスロットアレーアンテナを実現することができる。

本発明のスロットアレーアンテナは、前記スロット及び前記無給電スロットが、それぞれ屈曲又は湾曲した平面形状を有する構成を採る。

この構成によれば、各スロットの平面形状を屈曲又は湾曲にすることで各スロットの電気長が地板及び反射導体のサイズ（辺）の長さに限定されずに長く設定することができるので、地板及び反射導体のサイズを減少することができ、スロットアレーアンテナの小型化を実現することができる。

本発明の無線通信端末は、上記いずれかに記載のスロットアレーアンテナを具備する構成を採る。

この構成によれば、ＳＡＲを低減することができる無線通信端末を実現することができる。

本発明によれば、バックローブを低減することができ、ＳＡＲを低減することができるスロットアレーアンテナ及び無線通信端末を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付け、その説明は重複するので省略する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るスロットアレーアンテナは、図１及び図２に示すように、地板１０１を主体に構成され、さらに反射導体１０４を備えている。地板１０１は実施の形態１において正方形状の板状導体である。地板１０１の中央部分（地板１０１の一辺（ここでは、図１中、上辺）から長さＲの位置）にはこの地板１０１を貫通するスロット１０２が形成されている。

スロット１０２は電気長Ｌを有し、スロット１０２の内壁の互いに向かい合う２つの長辺の中央部分においてスロット１０２に給電する給電部（給電点）１０３が設けられている。

反射導体１０４は、地板１０１と略同一のサイズの正方形状の板状導体であり、地板１０１と略平行に間隔Ｓ（Ｓは０．０１波長以上）隔てて配置されている。この反射導体１０４には、地板１０１のスロットと対向する位置、すなわち反射導体１０４の中央に反射導体１０４を貫通する無給電スロット１０５が形成されている。

無給電スロット１０５には、その内部において電界が最大となる位置に短絡部（第１の短絡部又は第１の短絡点）１０６−１及び１０６−２が設けられている。ここで、電界が最大となる位置とは、電流が最小となる位置であって、実施の形態１において、無給電スロット１０５のスロット両端から使用周波数の１／４波長離れた位置であって、無給電スロット１０５の給電部１０３に対応する位置と誘起電流が発生するスロット両端との間である。また、短絡部１０６−１及び１０６−２とは、無給電スロット１０５の内壁の互いに向かい合う２つの長辺を部分に繋ぎ合わせ、かつ電気的に接続した領域である。無給電スロット１０５にこのような短絡部１０６−１及び１０６−２を設けたことにより、１つの無給電スロット１０５は２つの短絡部１０６−１及び１０６−２により区切られた３つの無給電スロット１０５−１〜１０５−３として形成される。なお、無給電スロット１０５の電気長Ｌｎは実施の形態１においてはスロット１０２の電気長Ｌと同一であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、電気長Ｌｎを電気長Ｌより長くても短くてもよい。

ここで、図１中、地板１０１に垂直な軸をＸ軸とし、反射導体１０４から地板１０１に向かう方向を＋Ｘ方向とする。また、放射導体１０４の図中横方向をＹ軸とし、紙面左側から右側に向かう方向を＋Ｙ方向とする。さらに、放射導体１０４の図中上下方向をＺ軸とし、紙面下側から上側に向かう方向を＋Ｚ方向とする。

次に、上記構成を有するスロットアレーアンテナの動作について説明する。スロット１０２が給電部１０３から給電されると、スロット１０２の両端からそれぞれ逆相の誘起電流が生じ、スロット１０２はスロットアンテナとして動作する。この誘起電流により無給電スロット１０５の両端（無給電スロット１０５−１の図１中左端、図２中下端及び無給電スロット１０５−３の図１中右端、図２中上端）においては、スロット１０２の両端の電流と同相の電流が誘起される。すなわち、スロット１０２と無給電スロット１０５の対向する短辺に沿った端部が同相となる。

無給電スロット１０５に短絡部１０６−１及び１０６−２を備えて区画された各無給電スロット１０５−１〜１０５−３においては、短絡部１０６−１及び１０６−２が無給電スロット１０５の両端からそれぞれ１／４波長離れた位置に設けられている。この位置はスロット１０２の電界が最大となる位置であって電流が最小となる位置であり、スロット１０２の磁界分布が逆相となる点でもある。

無給電スロット１０５−１〜１０５−３の両端においては、図２に示すような磁界成分が発生する。ここで、地板１０１は図１に示す切断線Ａ−Ａにおける断面を、反射導体１０４は図１に示す切断線Ｂ−Ｂにおける断面を、それぞれ＋Ｚ方向から見ている。無給電スロット１０５−１の上側一端は＋の磁界成分が、下側他端は−の磁界成分が発生する。無給電スロット１０５−２の上側一端は＋の磁界成分が、下側他端は−の磁界成分が発生する。無給電スロット１０５−３の上側一端は＋の磁界成分が、下側他端は−の磁界成分が発生する。すなわち、無電界スロット１０５−１〜１０５−３のそれぞれの両端においては、逆相の磁界成分が発生する。

スロット１０２においては、破線で示すように、波形状の磁界分布が発生する。無給電スロット１０５−１の一端及び無給電スロット１０５−２の他端に対応する位置（短絡部１０６−１の配置位置であって、図２中、二点鎖線上の位置）において、無給電スロット１０５−１の一端に発生する磁界成分とスロット１０２に発生する磁界成分とは極性が異なる。無給電スロット１０５−２の一端及び無給電スロット１０５−３の他端に対応する配置位置（短絡部１０６−２の位置であって、図２中、二点鎖線上の位置）において、無給電スロット１０５−３の他端に発生する磁界成分とスロット１０２に発生する磁界成分とは極性が異なる。

すなわち、無給電スロット１０５に短絡部１０６−１及び１０６−２を設け、１つの無給電スロット１０５を３つの無給電スロット１０５−１〜１０５−３に区切ることにより、それぞれの無給電スロット１０５−１〜１０５−３の一端及び他端において磁界成分を互いに逆極性に分極することができる。そして、この分極位置を無給電スロット１０５において最大の電界が発生する位置（短絡部１０６−１及び１０６−２を配置した位置）に設定することにより、無給電スロット１０５に発生する磁界を、短絡部１０６−１及び１０６−２の近傍において分散することができる。結果的に、スロットアレーアンテナにおいては−Ｘ方向への放射を抑制することができ、バックローブを低減することができる。

スロットアレーアンテナの具体的な放射特性の測定結果を図３に示す。ここで、スロットの電気長Ｌは３／４波長に設定されており、＋Ｘ方向に１０ｄＢｉの利得を得ることができるとともに、およそ２０ｄＢのＦ／Ｂ比を得ることができる。図１７に示す放射特性に対しても、Ｆ／Ｂ比が大幅に改善されており、不要な輻射であるバックローブを低減することができ、電力を効率よく利用することができる。

さらに、スロットアレーアンテナの具体的な磁界分布状態を図４に示す。ここで、地板１０１は図１に示す切断線Ａ−Ａにおける断面を、反射導体１０４は図１に示す切断線Ｂ−Ｂにおける断面を、それぞれ＋Ｚ方向から見ている。図４から明らかなように、無給電スロット１０５において、短絡部１０６−１及び１０６−２の近傍に発生する磁界を低減することができる。例えば、スロットアレーアンテナを携帯電話機に搭載した場合、携帯電話機のマイクやスピーカなどを備える側に反射導体１０４を配置し、この携帯電話機を用いた通話時にユーザ（人体）と向き合う側に反射導体１０４が存在していれば、反射導体１０４の短絡部１０６−１及び１０６−２に発生する磁界を低減することができるので、ＳＡＲを低減することができる。

このように実施の形態１によれば、無給電スロット１０５の給電部１０３と誘起電流が発生する端部との間に発生する最大の電界を短絡部１０６−１及び１０６−２により分散することができるので、バックローブを低減することができる。また、スロットアレーアンテナを携帯電話機等の無線通信端末に搭載することができ、このような無線通信端末においてはＳＡＲを低減することができる。

なお、実施の形態１において地板１０１及び反射導体１０４の形状は正方形状として説明したが、本発明は、この形状に限定されるものではなく、地板１０１及び反射導体１０４の形状を矩形状、円形状などにしてもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るスロットアレーアンテナは基本的には実施の形態１に係るスロットアレーアンテナと同等の構成を備えているが、図５に示すように、無給電スロット１０５はスロット１０２に設けられた給電部１０３と対向する位置、すなわち無給電スロット１０５の中央に短絡部（第２の短絡部又は第２の短絡点）１０６−３を設けている。短絡部１０６−３を備えたことにより、無給電スロット１０５は、無給電スロット１０５−１及び１０５−３に加えて、実施の形態１に係る無給電スロット１０５−２をさらに２分割した無給電スロット１０５−２１及び１０５−２２を備え、合計４つの無給電スロット１０５−１、１０５−２１、１０５−２２及び１０５−３を備えることになる。

このスロットアレーアンテナにおいては、スロット１０２の給電部１０３に給電を行うと、短絡部１０６−１〜１０６−３を備えたことにより、無給電スロット１０５の各無給電スロット１０５−１、１０５−２１、１０５−２２及び１０５−３のスロット内側の両端の磁界成分が互いに逆相となり、スロット１０２に発生する磁界とは異なる位相となる。よって、スロットアレーアンテナはＸ方向への指向性を強めることができ、また短絡部１０６−１〜１０６−３のそれぞれの近傍に発生する磁界を分散することができる。

スロットアレーアンテナの具体的な放射特性を図６に示す。ここで、スロットの電気長Ｌは３／４波長に設定されており、＋Ｘ方向に１０ｄＢｉの利得を得ることができるとともに、およそ１６ｄＢのＦ／Ｂ比を得ることができる。図１７に示す放射特性に対しても、Ｆ／Ｂ比を大幅に改善することができ、不要な輻射であるバックローブを低減することができ、さらに電力を効率よく利用することができる。

スロットアレーアンテナの具体的な磁界分布を図７に示す。ここで、地板１０１は図５に示す切断線Ｃ−Ｃにおける断面を、反射導体１０４は図５に示す切断線Ｄ−Ｄにおける断面を、それぞれ＋Ｚ方向から見ている。図７から明らかなように、無給電スロット１０５において、短絡部１０６−１、１０６−２及び１０６−３の近傍に発生する磁界を低減することができる。

このように実施の形態２によれば、実施の形態１に係るスロットアレーアンテナにより得ることができる効果に加えて、無給電スロット１０５の給電部１０３に対応する位置であって比較的大きな電界を短絡部１０６−２により分散することができるので、バックローブをより一層低減することができる。また、スロットアレーアンテナを携帯電話機等の無線通信端末に搭載することができ、このような無線通信端末においてはＳＡＲをより一層低減することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るスロットアレーアンテナは基本的には実施の形態１に係るスロットアレーアンテナと同等の構成を備えているが、図８に示すように、スロット１０２の中央部分において他端部（図中右側）に比べて一端部（図中左側）にシフトさせて給電部１０３が配設され、無給電スロット１０５の給電部１０３に対応する位置と無給電スロット１０５のスロット１０２の他端部と対応する他端部（図中右側）との間に短絡部１０６−２が配設されている。給電部１０３に対応する位置においては、実施の形態２に係るスロットアレーアンテナと同様に、無給電スロット１０５には短絡部１０６−３が配設されている。給電部１０３は、インピーダンスが５０Ωとなり、インピーダンス整合を行うことができる位置に配設されている。

前述の図２の電流分布（磁界分布）から想定される実部のインピーダンス特性を図９に示す。スロット１０２の両端では電流が最大となっているので、インピーダンスは限りなく０に近い値となる。また、スロット１０２内において電界が最大となる位置（スロット１０２両端から１／４波長離れた位置）では電流が０となり、インピーダンスは最大となる。すなわち、スロット１０２内の位置に応じてインピーダンスが異なるので、適正な位置に給電部１０３をシフトすれば、インピーダンス整合を容易にとることができる。

図８に示すように給電部１０３をシフトしてこの給電部１０３からスロット１０２に給電したときのスロット１０２の磁界分布を図１０に示す。ここで、地板１０１は図８に示す切断線Ｅ−Ｅにおける断面を＋Ｚ方向から見ている。図１０から明らかなように、磁界の分布が少ない部分（くびれ）が２カ所発生し、この部分の電界が強くなる位置である。２カ所のうちのひとつは給電部１０３が設けられた位置に相当する。この給電部１０３に対応する位置において、無給電スロット１０５には短絡部１０６−３が設けられている。そして、給電部１０３に対応する位置と無給電スロット１０５の他端部との間において、無給電スロット１０５には、短絡部１０６−２が設けられている。

スロットアレーアンテナの放射特性を図１１に示す。ここで、スロット１０２の電気長Ｌを３／４波長に設定しており、＋Ｘ方向に９．５ｄＢｉの利得を得ることができるとともに、およそ２０ｄＢのＦ／Ｂ比を得ることができる。

また、スロットアレーアンテナの磁界分布を図１２に示す。ここで、地板１０１は図８に示す切断線Ｅ−Ｅにおける断面を、反射導体１０４は図８に示す切断線Ｄ−Ｄにおける断面を、＋Ｚ方向から見ている。図１２から明らかなように、無給電スロット１０６−３、１０６−２のそれぞれの近傍に発生する磁界を低減することができる。

このように実施の形態３によれば、スロット１０２に設ける給電部１０３の位置をシフトすることにより、インピーダンス整合を容易にとることができるとともに、給電部１０３に対応する位置に短絡部１０６−３を備え、その位置と無給電スロット１０５の他端部との間に短絡部１０６−２を備えたので、短絡部１０６−３、１０６−２のそれぞれの近傍に発生する比較的大きな磁界を減少することができ、バックローブをより一層低減することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るスロットアレーアンテナは、実施の形態２に係るスロットアレーアンテナの短絡部１０６−１、１０６−２及び１０６−３の構成を代えた例を説明するものである。実施の形態４に係るスロットアレーアンテナは、図１３に示すように、無給電スロット１０５において短絡部１０６−１、１０６−２及び１０６−３を備えている。

短絡部１０６−１は、無給電スロット１０５の、一端部（図中左端）と給電部１０３に対応する位置との間において、電気的に並列に接続され等間隔で配列された複数のスイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nを備えている。複数のスイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nは、それぞれ、一端を対向辺の一方に、他端を対向辺の他方に電気的に接続している。必ずしもこの素子に限定されるものではないが、実施の形態４において、スイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nにはスイッチングダイオードを実用的に使用することができる。

短絡部１０６−２は、無給電スロット１０５の、他端部（図中右端）と給電部１０３に対応する位置との間において、電気的に並列に接続され等間隔で配列された複数のスイッチング素子ＳＷ₂₁〜ＳＷ_2nを備えている。複数のスイッチング素子ＳＷ₂₁〜ＳＷ_2nは、それぞれ、スイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nと同一のスイッチングダイオードにより構成されている。

短絡部１０６−３は、無給電スロット１０５の、給電部１０３に対応する位置において配設されたスイッチング素子ＳＷ₃により構成されている。スイッチング素子ＳＷ₃は、スイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nと同一のスイッチングダイオードにより構成されている。

例えば、周波数ｆ１と周波数ｆ２（ｆ１＞ｆ２）を使用する場合、周波数ｆ１においては、無給電スロット１０５の両端からその内側へそれぞれ１／４波長離れた位置に配設されたスイッチング素子ＳＷ₁₁及びＳＷ₂₁が導通し短絡部１０６−１及び１０６−２として使用される。導通している（接続状態にある）スイッチング素子ＳＷ₁₁、ＳＷ₂₁及び短絡部１０６−３として使用されるスイッチング素子ＳＷ₃以外のスイッチング素子は切断されている。周波数ｆ２においては、波長が長くなるので、無給電スロット１０５の両端からその内側へさらにそれぞれ１／４波長離れた位置に配設されたスイッチング素子ＳＷ_1n及びＳＷ_2nが導通し短絡部１０６−１及び１０６−２として使用される。導通しているスイッチング素子ＳＷ_1n、ＳＷ_2n及び短絡部１０６−３として使用されるスイッチング素子ＳＷ₃以外のスイッチング素子は切断されている。

次に、上記構成を有するスロットアレーアンテナの動作について説明する。なお、ここでは、説明の便宜上、上述した異なる２つの周波数ｆ１、ｆ２（ｆ１＞ｆ２）を使用するものとする。まず、周波数ｆ１を使用する場合、周波数が高く、波長が短いので、短絡部１０６−１のスイッチング素子ＳＷ₁₁、短絡部１０６−２のスイッチング素子ＳＷ₂₁、短絡部１０６−３のスイッチング素子ＳＷ₃を導通（ＯＮ）にし、それら以外のスイッチング素子ＳＷは切断（ＯＦＦ）する。これにより、周波数ｆ１に対応した実施の形態２に係るスロットアレーアンテナを実現することができ、周波数ｆ１を使用する場合において、短絡部１０６−１、１０６−２、１０６−３のそれぞれの近傍に発生する磁界を分散することができる。

また、周波数ｆ２を使用する場合、周波数が低く、波長が長いので、短絡部１０６−１のスイッチング素子ＳＷ_1n、短絡部１０６−２のスイッチング素子ＳＷ_2n、短絡部１０６−３のスイッチング素子ＳＷ₃を導通（ＯＮ）にし、それら以外のスイッチング素子ＳＷは切断（ＯＦＦ）する。これにより、周波数ｆ２に対応した実施の形態２に係るスロットアレーアンテナを実現することができ、周波数ｆ２を使用する場合において、短絡部１０６−１、１０６−２、１０６−３のそれぞれの近傍に発生する磁界を分散することができる。

ここで、地板１０１及び反射導体１０４の１辺の長さを０．８４波長とした場合において、スロットアレーアンテナの放射特性を図１４に示す。図１４（ａ）は、短絡部１０６−１、１０６−２、１０６−３のすべてのスイッチング素子ＳＷをＯＦＦ（開放）にした場合の放射特性を示す。また、図１４（ｂ）は、短絡部１０６−３のスイッチング素子ＳＷ₃をＯＮにし、短絡部１０６−１のスイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nのいずれかをＯＮにし、さらに短絡部１０６−２のスイッチング素子ＳＷ₂₁〜ＳＷ_2nのいずれかをＯＮにした場合の放射特性を示す。

このように、短絡部１０６−１、１０６−２、１０６−３のそれぞれをスイッチング素子ＳＷにより構成し、このスイッチング素子ＳＷのＯＮ、ＯＦＦを切り換えることにより、使用周波数や用途に応じて放射特性を適正に調整することができる。例えば、実施の形態４に係るスロットアレーアンテナを携帯電話機等の無線通信端末に搭載した場合、通話時には、図１４（ｂ）に示す放射特性を用いてＳＡＲを低減するように調整し、待ち受け時にはその特性に好適な図１４（ａ）に示す放射特性を用いるようにする。

前述の図１８に示す磁界分布を有するスロットアレーアンテナにおいては、窓５ａ、５ｂの両端で振幅が最大となり、位相が逆相となる。このため、窓５ａ、５ｂ内においてその両端からそれぞれ１／４波長離れた位置で振幅が０、位相が反転する。よって、スロット長が１／２波長の場合、窓１３の給電点１４の付近で振幅が０となるが、１／２波長を超える場合、給電点１４の付近の電流と窓５ａ、５ｂ内の窓端における電流の位相が同相となるので、−Ｘ方向（反射導体側）にも放射され、バックローブが生じてしまう。

これに対して、実施の形態４に係るスロットアレーアンテナによれば、スロット長Ｌが固定されて使用周波数が高くなると、１／２波長を超えてしまうが、短絡部１０６−１は複数配列されたスイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nのいずれかを、短絡部１０６−２は複数配列されたスイッチング素子ＳＷ₂₁〜ＳＷ_2nのいずれかを選択し、使用周波数の１／４波長の位置に対応するスイッチング素子ＳＷをＯＮすることにより、−Ｘ方向への放射を抑制し、バックローブを低減することができる。これにより、ＳＡＲの低減を導くことができる。

なお、スロットアレーアンテナにおいては、地板１０１及び放射導体１０４のサイズが変われば、放射特性が変わる。特に、スロット１０２の端部から地板１０１（反射導体１０４）の端部までの長さによって、スロットアレーアンテナの放射特性が変わる。図１４に示す放射特性となるように設定した地板１０１及び放射導体１０４のサイズあくまでも一例に過ぎず、本発明においては、これらのサイズを変更してもよい。地板１０１及び放射導体１０４のサイズを変更した場合には、勿論、スロットアレーアンテナの放射特性は図１４に示す放射特性とは異なる。

このように実施の形態４によれば、無給電スロット１０５において電界が最大となる箇所が変化しても、スイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1n、ＳＷ₂₁〜ＳＷ_2nのそれぞれにより、電界が最大となる箇所に対応して短絡部１０６−１、１０６−２を構築することができ、無給電スロット１０５に発生する最大の電界を減少することができるので、バックローブを低減することができ、ＳＡＲを低減することができる。従って、使用周波数の変化に対応したスロットアレーアンテナを実現することができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係るスロットアレーアンテナは、実施の形態４に係るスロットアレーアンテナにおいて地板１０１のスロット１０２並びに反射導体１０４の無給電スロット１０５の形状を代えた例を説明するものである。

図１５に示すように、実施の形態５に係るスロットアレーアンテナにおいて、地板１０１は、携帯電話等の無線通信端末装置に内蔵される基板に形成された導体層（銅箔など）であり、スロット１０２は地板を貫通して形成されている。

スロット１０２の全長は電気長Ｌであり、スロット１０２の中央部は地板１０１の一辺に平行に沿って配設され、スロット１０２の両端部分は地板１０１の隣接する他の一辺に沿って屈曲又は湾曲されている。実施の形態５において、スロット１０２の中央部に対して両端部分は９０度の角度を持って屈曲されている。スロット１０２の全体の平面形状はＵ字又はコの字形状である。スロット１０２の両端から等しい距離、すなわちスロット１０２の中央には給電部１０３が設けられている。

反射導体１０４のサイズは地板１０１のサイズと略同一であり、反射導体１０４は地板１０１と略平行に間隔Ｓ（Ｓは０．０１波長以上）隔てて配置されている。また、反射導体１０４には、地板１０１に形成されたスロット１０２に対向する位置においてこの反射導体１０４を貫通し、スロット１０２と同一形状を有する無給電スロット１０５が形成されている。

無給電スロット１０５においては、スロット１０２に設けられた給電部１０３に対向する位置、すなわち中央に短絡部１０６−３が配設されている。短絡部１０６−３は実施の形態４に係る短絡部１０６−３と同様にスイッチング素子ＳＷ₃により形成されている。さらに、無給電スロット１０５において、給電部１０３に対応する位置と一端（図中左側）との間には短絡部１０６−１が配設され、給電部１０３に対応する位置と他端（図中右側）との間には短絡部１０６−２が配設されている。実施の形態４に係る短絡部１０６−１と同様に、短絡部１０６−１は複数のスイッチング素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_1nにより構成され、実施の形態４に係る短絡部１０６−２と同様に、短絡部１０６−２は複数のスイッチング素子ＳＷ₂₁〜ＳＷ_2nにより構成されている。

実施の形態５に係るスロットアレーアンテナの動作は実施の形態４に係るスロットアレーアンテナの動作と同様なので、ここでの説明は重複するので省略する。

このように実施の形態５によれば、スロット１０２及び無給電スロット１０５の平面形状を屈曲又は湾曲にすることにより、スロット１０２及び無給電スロット１０５の電気長が地板１０１及び反射導体１０４のサイズ（辺）の長さに限定されずに長く設定することができるので、地板１０１及び反射導体１０４のサイズを減少することができ、スロットアレーアンテナの小型化を実現することができる。

本願発明にかかるスロットアレーアンテナは、バックローブを低減することができるので、ＳＡＲを低減することができるという効果を有し、携帯電話機に限らず、例えば携帯無線機等の無線通信端末に適用することができる。

本発明の実施の形態１に係るスロットアレーアンテナの構成を示す斜視図 図１に示すスロットアレーアンテナの磁界成分を示す図 図１に示すスロットアレーアンテナの放射特性を示す図 図１に示すスロットアレーアンテナの磁界分布を示す図 本発明の実施の形態２に係るスロットアレーアンテナの構成を示す斜視図 図５に示すスロットアレーアンテナの放射特性を示す図 図５に示すスロットアレーアンテナの磁界分布を示す図 本発明の実施の形態３に係るスロットアレーアンテナの構成を示す斜視図 図８に示すスロットアレーアンテナのインピーダンス特性を示す図 図８に示すスロットアレーアンテナの磁界分布を示す図 図８に示すスロットアレーアンテナの放射特性を示す図 図８に示すスロットアレーアンテナの近傍磁界分布を示す図 本発明の実施の形態４に係るスロットアレーアンテナの構成を示す斜視図 図１３に示すスロットアレーアンテナの放射特性を示す図 本発明の実施の形態５に係るスロットアレーアンテナの構成を示す斜視図 従来技術に係るスロットアレーアンテナの構成を示す斜視図 図１６に示すスロットアレーアンテナの放射特性を示す図 図１６に示すスロットアレーアンテナの近傍磁界分布を示す図

符号の説明

１０１ 地板
１０２ スロット
１０３ 給電部
１０４ 反射導体
１０５、１０５−１、１０５−２、１０５−２１、１０５−２２、１０５−３ 無給電スロット
１０６−１、１０６−２、１０６−３ 短絡部
ＳＷ スイッチング素子

Claims (7)

1. スロットを有する地板と、
   前記スロットの中央部分に配設された給電部と、
   前記スロットに対向する無給電スロットを有し、前記地板に対向して配設された反射導体と、
   前記無給電スロットの前記給電部に対応する位置と前記無給電スロットの誘起電流が発生する端部との間において、前記無給電スロットの対向辺を部分的に接続する第１の短絡部と、
   を備えたことを特徴とするスロットアレーアンテナ。
2. 前記給電部と対応する位置において、前記無給電スロットの対向辺を部分的に接続する第２の短絡部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のスロットアレーアンテナ。
3. 前記スロットの中央部分において他端部に比べて一端部にシフトさせて前記給電部を配設し、前記無給電スロットの前記給電部に対応する位置と前記スロットの他端部に対応する前記無給電スロットの他端部との間に前記短絡部を配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスロットアレーアンテナ。
4. 前記第１の短絡部又は第２の短絡部は、
   前記無給電スロットの対向辺を部分的に接続かつ切断可能なスイッチング素子であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスロットアレーアンテナ。
5. 前記第１の短絡部であるスイッチング素子は電気的並列に複数配設されていることを特徴とする請求項４記載のスロットアレーアンテナ。
6. 前記スロット及び前記無給電スロットは、それぞれ屈曲又は湾曲した平面形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスロットアレーアンテナ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスロットアレーアンテナを具備することを特徴とする無線通信端末。