JP4306734B2

JP4306734B2 - 平面円偏波アンテナ及び電子機器

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Publication number: JP4306734B2
Application number: JP2007021301A
Authority: JP
Inventors: 茂八木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: US20080180339A1; US7777682B2; JP2008187631A

Description

本発明は、平面円偏波アンテナ及び電子機器に関する。

従来、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の無線通信機能を有する携帯端末において、無線通信用のアンテナの小型化が行われている。例えば、平面フィルム上にアンテナパターンを構成し、単一の偏波を放射するフィルムアンテナが考えられている（例えば、特許文献１，２参照）。また、水平と垂直との２つの偏波を同時に放射するフィルムアンテナも考えられている（例えば、特許文献３参照）。上記フィルムアンテナは、指向特性も緩やかな逆Ｆアンテナをベースとしたアンテナであった。

また、ループアンテナの変形で円偏波を作るフィルムアンテナが考えられていた。
特許３６５６６１０号明細書特許３６２２９５９号明細書特許３８３０３５８号明細書

しかし、従来の単一の偏波を放射するフィルムアンテナでは、単一の偏波しか放射できないので、移動体通信（特にハンディターミナルなどで持ち歩く通信機器）については通信が不安定になり、通信機器の送信側のアンテナとの傾きの関係によっては通信が途切れることが発生する。このため、送信側と受信側との偏波が一致する必要があった。

また、従来の２つの偏波を放射するフィルム状の逆Ｆ平面アンテナの構成は、エレメント間に位相差を作ることができなかったので円偏波を放射することができなかった。

従来のループアンテナで円偏波を作るフィルムアンテナでは、外形が大きく、小型の携帯機器への実装が難しかった。また、ループアンテナで円偏波を作るフィルムアンテナでは、指向性が強く、その向きによっては電波が放射されない角度が多いため、通信が途切れることがあり、携帯機器での移動体通信には向かなかった。

また、ループアンテナで円偏波を作るフィルムアンテナでは、グランド面に近い位置で実装するとアンテナの共振がずれて機能できなくなるため、実装位置の制約が大きかった。

本発明の課題は、小型化及び実装が容易な平面円偏波アンテナを実現することである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明の平面円偏波アンテナは、
平板絶縁基板と、
前記平板絶縁基板上に設けられる導電体手段と、を備え、
前記導電体手段は、
給電点を有する逆Ｆアンテナ手段と、
グランド手段と、を備え、
前記グランド手段は、
スロットを有するスロットアンテナ手段と、
前記逆Ｆアンテナ手段と前記スロットアンテナ手段との間の一部の領域に設けられ、グランドに短絡された導電性ガスケットとの接触により、グランドに短絡される短絡手段と、を備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明の平面円偏波アンテナは、
平板絶縁基板と、
前記平板絶縁基板上に設けられる導電体手段と、を備え、
前記導電体手段は、
給電点を有する逆Ｆアンテナ手段と、
グランド手段と、を備え、
前記グランド手段は、
スロットを有するスロットアンテナ手段と、
前記逆Ｆアンテナ手段と前記スロットアンテナ手段との間の一部の領域に設けられ、フレームグランドを有するフレームのスペーサ又はリブとの接触により、グランドに短絡される短絡手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の平面円偏波アンテナにおいて、
前記スロットアンテナ手段は、そのスロットの少なくとも片面が誘電体により覆われていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナにおいて、
前記グランド手段は、一辺の長さが、通信する電波の波長の１／４倍より長いことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナにおいて、
前記スロットは、矩形形状であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナにおいて、
前記スロットは、波形形状又はクランク形状であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明の電子機器は、
請求項１から６のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナと、
前記平面円偏波アンテナを介する通信を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、小型化及び実装が容易な平面円偏波アンテナを実現できる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な実施の形態及び変形例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

図１〜図９を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図１〜図６を参照して本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態の上ケース１を外したＰＤＡ１００の斜視構成を示す。図２に、上ケース１を外したＰＤＡ１００の断面構成を示す。

本実施の形態の電子機器としてのＰＤＡ１００は、ユーザ操作による情報の入力、記憶等の機能を有する携帯電子機器である。ＰＤＡ１００は、特に、無線ＬＡＮ（Local Area Network）方式によりアクセスポイントを介して外部機器と無線通信を行う機能を有する。電子機器としては、ＰＤＡに限定されるものではなく、無線通信機能を有するＨＴ（Handy Terminal）、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）等、無線通信を行う他の電子機器としてもよい。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の電子機器としてのＰＤＡ１００は、上ケース１と、下ケース２と、を備え、上ケース１と下ケース２との間に、平面円偏波アンテナ３、同軸ケーブル４、導電性部材としての導電性ガスケット５、誘電体としての支持部６、基板７、表示部１４等を備える。

平面円偏波アンテナ３は、平板絶縁基板としてのベースフィルム３１と、導電体手段としての導電体部３２と、を備える。平面円偏波アンテナ３は、無線ＬＡＮ通信の平面円偏波アンテナであり、無線電波を受信するとともに、無線電波を放射する。平面円偏波アンテナ３は、ベースフィルム３１の裏に銅箔等の導電体部３２がパターン形成されており、導電体部３２が同軸ケーブル４を介して基板７と接続されている。ベースフィルム３１は、絶縁材料により形成されている。平面円偏波アンテナ３は、導電性ガスケット５及び支持部６を挟んで下ケース２に設置されている。

導電性ガスケット５は、平面円偏波アンテナ３を支持し、導電性を有し、且つ下ケース２のフレーム２１のフレームグランドに接続される。導電性ガスケット５としては、例えば、長方形のゴムスポンジ等の絶縁弾性体周囲に導電体（例えば、金網）で包囲したものが用いられる。しかし、導電性ガスケット５に代えて、金属の固まり、炭素繊維入り繊維等を用いた導電性の支持部を用いる構成としてもよい。支持部６は、平面円偏波アンテナ３を支持し、例えば、ゴム等の誘電体の材料が用いられる。

ＰＤＡ１００には、図示しない２次電池が搭載され、当該２次電池から各部に電力供給される。また、基板７によりアンテナ電流が生成されて同軸ケーブル４を介して導電体部３２に供給されることにより導電体部３２から電波が放射される。また、平面円偏波アンテナ３が電波を受信して流れる内部電流が導電体部３２から同軸ケーブル４を介して基板７に入力される。

図３に、ＰＤＡ１００の内部構成を示す。図３に示すように、ＰＤＡ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、入力部１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、表示部１４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５、平面円偏波アンテナ３と接続される無線通信部１６、フラッシュメモリ１７、Ｉ／Ｆ（InterFace）１８等を備えて構成され、各部がバス１９を介して接続されている。

ＣＰＵ１１は、ＰＤＡ１００の各部を中央制御する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１５に記憶されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムをＲＡＭ１３に展開し、ＲＡＭ１３に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。

ＣＰＵ１１は、各種プログラムとの協働により、入力部１２を介する操作情報の入力を受け付け、ＲＯＭ１５から各種情報を読み出し、フラッシュメモリ１７に各種情報の読み書きを行い、無線通信部１６を介して外部機器と無線通信を行い、Ｉ／Ｆ１８を介して外部機器と有線通信を行う。

入力部１２は、指、タッチペン等で入力された操作入力情報を受け付けてＣＰＵ１１に出力する。また、入力部１２は、表示部１４と一体的にタッチパネルが構成される。また、入力部１２は、さらに、カーソルキー、数字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーパッドを含む構成とし、操作者からの各キーの押下による操作入力情報をＣＰＵ１１に出力する構成としてもよい。

ＲＡＭ１３は、揮発性のメモリであり、実行される各種プログラムやこれら各種プログラムに係るデータ等を格納するワークエリアを有し、情報を一時的に格納する。表示部１４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬＤ（ElectroLuminescent Display）等で構成され、ＣＰＵ１１からの表示信号に従って画面表示を行う。

ＲＯＭ１５は、各種プログラム、各種データの情報が予め読み出し専用に記憶される記憶部である。

無線通信部１６は、平面円偏波アンテナ３と接続され、平面円偏波アンテナ３を介して無線ＬＡＮ方式によりアクセスポイント等を介して外部機器と情報の送受信を行う。本実施の形態では、無線通信として、周波数帯域が２．４５［ＧＨｚ］帯の無線ＬＡＮ通信を用いる場合を説明する。しかし、これに限定されるものではなく、無線通信として、周波数帯域が５．２［ＧＨｚ］帯等、他の周波数帯域の無線ＬＡＮ通信や、他の通信方式の無線通信としてもよい。

フラッシュメモリ１７は、各種データ等の情報が読み出し及び書き込み可能な記憶部である。Ｉ／Ｆ１８は、通信ケーブルを介して外部機器と情報を送受信する。Ｉ／Ｆ１８は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）方式の有線通信部である。

次に、図４〜図６を参照して、平面円偏波アンテナ３の装置構成を説明する。図４に、平面円偏波アンテナ３の平面構成を示す。図５に、平面円偏波アンテナ３の斜視構成を示す。図６に、平面円偏波アンテナ３のフレーム２１への取り付けの状態を示す。

図４に示すように、ベースフィルム３１の裏に導電体部３２が切込み等により形成されている。導電体部３２は、グランド手段としての矩形のグランド面部３３と、逆Ｆアンテナ手段の逆Ｆアンテナ部３４と、を一平面上に有する。また、グランド面部３３は、スロットアンテナ手段としてのスロットアンテナ（スリットアンテナ）部３５と、短絡手段としてのグランドショート部３６と、を有する。

逆Ｆアンテナ部３４は、逆Ｆ字の形状を有するアンテナである。逆Ｆアンテナ部３４は、Ｌ字の形状のＬ型部３４１と、突起部３４２と、を備えて構成される。突起部３４２において、同軸ケーブル４の芯線と接点部３４３とが半田付け等により接続されている。

グランド面部３３において、同軸ケーブル４のアース線（網状の導線）と接点部３３１とが半田付け等により接続されている。逆Ｆアンテナ部３４において、接点部３４３と、突起部３４２と、Ｌ型部３４１の一部と、接点部３３１と、を含むループ上に内部電流が流れ、水平偏波の電波が放射される。また、逆Ｆアンテナ部３４において、水平偏波の電波が受信されると、接点部３４３と、突起部３４２と、Ｌ型部３４１の一部と、接点部３３１と、を含むループ上に内部電流が流れる。

Ｌ型部３４１の長辺、短辺の長さは、Ｌ１，Ｌ２である。逆Ｆアンテナ部３４は、波長の１／４倍の長さが（Ｌ１＋Ｌ２）となる電波と共振する。このため、無線ＬＡＮ通信の放射又は受信する周波数帯域の電波の波長の１／４倍が長さ（Ｌ１＋Ｌ２）となるように逆Ｆアンテナ部３４の形状が設定されている。

グランド面部３３の各辺の長さは、無線ＬＡＮ通信の放射又は受信する周波数帯域の電波の波長の１／４倍より長く設定される。グランド面部３３は、矩形のスロット３５１が空けられ、このスロット３５１を有するスロットアンテナ部３５が構成される。スロット３５１の上下の長手方向に互いに逆向きの電流が流れ、スロット３５１周囲に内部電流が流れ、スロット３５１の上下間（短手方向間）に電圧が発生し、垂直偏波の電波が放射される。また、スロットアンテナ部３５において、垂直偏波の電波が受信されると、スロット３５１周囲に内部電流が流れる。

図５及び図６に示すように、平面円偏波アンテナ３は、導電性ガスケット５及び支持部６を挟んで、フレーム２１に設置される。また、スロット３５１の長辺の長さは、Ｌ３である。スロットアンテナ部３５は、波長の１／４倍の長さがＬ３となる電波と共振するように設計される。

さらに、スロットアンテナ部３５の裏には、スロット３５１の片面を全て覆うように支持部６が貼り付けられる。このため、支持部６の誘電率に応じて、スロット３５１の長手方向の長さがさらに短縮される。対象周波数の波長に対する支持部６の誘電率によるスロット３５１の長さの短縮効果は、次式（１）で表される。
１／（ε_eff）^１／２ …（１）

本実施の形態の支持部６は、材料がゴムであり、その誘電率ε_eff＝４程度である。このため、式（１）の値が約０．５となり、スロット３５１の長手方向の長さＬ３を約０．５倍に短縮できる。支持部６の材料は、ゴムに限定されるものではない。例えば、支持部６の材料がセラミックである場合に、その誘電率ε_eff＝９０程度である。このとき、式（１）の値が０．１０５４となり、スロット３５１の長さＬ３を約０．１倍に短縮できる。

グランドショート部３６は、逆Ｆアンテナ部３４とスロットアンテナ部３５との間の一部の領域に設けられる。また、下ケース２のフレーム２１は、フレームグランドとして機能する。このため、グランドショート部３６は、導電性ガスケット５を介してフレーム２１のフレームグランドにショートされている。このため、グランドショート部３６を内部電流が流れない。よって、逆Ｆアンテナ部３４とスロットアンテナ部３５との間に流れる内部電流は、グランドショート部３６を迂回してグランド面部３３上の領域を流れる。このため、逆Ｆアンテナ部３４に流れる電流と、スロットアンテナ部３５に流れる電流とに位相差が発生する。グランドショート部３６の位置、長さは、逆Ｆアンテナ部３４に流れる電流が実験的に適切になるように設定される。

次いで、図７を参照して、平面円偏波アンテナ３により放射される電波を説明する。図７（ａ）に、逆Ｆアンテナ部３４及びスロットアンテナ部３５により放射される電波を示す。図７（ｂ）に、水平偏波及び垂直偏波の合成の状態を示す。

図７（ａ）に示すように、平面円偏波アンテナ３において、逆Ｆアンテナ部３４の長手方向を横方向とした場合に、逆Ｆアンテナ部３４では、水平偏波の電波が放射される。同様に、スロットアンテナ部３５では、垂直偏波の電波が放射される。この水平偏波と垂直偏波とには、位相差が生じている。

図７（ｂ）に示すように、平面円偏波アンテナ３から放射される水平偏波及び垂直偏波の電波は、合成されて円偏波となる。このため、放射の効率（アクセスポイントの受信感度）を高めるために、アクセスポイントの向きに対応して水平偏波及び垂直偏波のいずれか一方に平面円偏波アンテナ３の偏波面を合わせる必要がなく、平面円偏波アンテナ３の指向性がよい。

平面円偏波アンテナ３の電波受信においては、単一の偏波の電波を偏波方向に寄らず受信感度を安定できる。また、平面円偏波アンテナ３で円偏波の電波も受信できる。

次いで、図８を参照して、平面円偏波アンテナ３の電波放射時の内部電流の分布を説明する。図８（ａ）に、第１の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す。図８（ｂ）に、第２の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す。図８（ｃ）に、第３の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す。図８（ｄ）に、第４の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す。

図８（ａ）〜（ｄ）において、単位長さあたりの電流量が大きいほど、濃度を濃く表現した。また、図８（ａ）〜（ｄ）の数値の単位は、［Amps／m］である。同軸ケーブル４を介して平面円偏波アンテナ３に給電される電流は、位相給電により周期性を有する。このため、平面円偏波アンテナ３の電波放射時の内部電流は、図８（ａ）の第１の状態→図８（ｂ）の第２の状態→図８（ｃ）の第３の状態→図８（ｄ）の第４の状態→図８（ａ）の第１の状態というように、周期的に遷移する。また、グランドショート部３６は、グランドショートされているため、電流が流れていない。

先ず、図８（ａ）の第１の状態においては、平面円偏波アンテナ３の給電点からの位相給電により、逆Ｆアンテナ部３４に最大の電流が流れる。このため、逆Ｆアンテナ部３４からの電波の放射が始まる。また、逆Ｆアンテナ部３４に流れる電流は、グランドショート部３６で止まり、それ以外の部分には広がらない（電流が流れていない）。このため、スロットアンテナ部３５には電流が流れなく、スロットアンテナ部３５からの電波の放射がほとんどない。

そして、図８（ｂ）の第２の状態においては、位相給電の位相が進み、逆Ｆアンテナ部３４に流れる電流の減少に伴い、誘導による逆位相の電流がスロットアンテナ部３５のスロット３５１周辺に流れ始める。このとき、逆Ｆアンテナ部３４及びスロットアンテナ部３５は、逆位相の弱い電波を放射している。

そして、図８（ｃ）の第３の状態においては、逆Ｆアンテナ部３４に流れる電流が最低になり、誘導で生じているスロットアンテナ部３５に流れる逆位相の電流が最大になる。このため、スロットアンテナ部３５から最大の電波が放射される。逆Ｆアンテナ部３４からの電波の放射は、ほとんどない。

そして、図８（ｄ）の第４の状態においては、位相給電の位相が進み、スロットアンテナ部３５に流れる電流の減少に伴い、逆Ｆアンテナ部３４に流れる電流が増加していく。このとき、逆Ｆアンテナ部３４及びスロットアンテナ部３５は、逆位相の弱い電波を放射している。第１〜第４の状態の電流分布の変化により、互いに位相がずれた水平偏波及び垂直偏波が平面円偏波アンテナ３から放射され、その２つの偏波の合成は、ねじれるような変化を起こし、図７（ｂ）に示す円偏波の放射が実現できる。

図９に、平面円偏波アンテナ３の周波数２．４５［ＧＨｚ］に対するＳパラメータ（Scattering Parameter）［ｄＢ］の特性を示す。図９に示すように、平面円偏波アンテナ３は、無線ＬＡＮ通信の周波数帯である周波数２．４５［ＧＨｚ］帯でＳパラメータ［ｄＢ］が最も低くなり、周波数２．４５［ＧＨｚ］帯にマッチングがとれていることが分かる。

以上、本実施の形態によれば、平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４及びスロットアンテナ部３５間にグランドショート部３６を設けた。このため、逆Ｆアンテナ部３４に給電される電流と位相差のある電流を容易に得ることができる。この位相差のある電流がスロットアンテナ部３５に流れることにより、逆Ｆアンテナ部３４から水平偏波を放射し、スロットアンテナ部３５から垂直偏波を放射し、その合成により円偏波を放射できる。

また、グランド面部３３にグランドショート部３６及びスロットアンテナ部３５を設けた。このため、平面円偏波アンテナ３を小型化できる。

また、スロットアンテナ部３５の矩形のスロット３５１の片面に誘電体の支持部６を貼り付けた。このため、スロット３５１の長さを短くでき、平面円偏波アンテナ３を小型化できる。また、スロット３５１がシンプルな矩形である。このため、スロット３５１を容易に形成できる。

また、放射又は受信する電波の波長の１／４倍に合わせて平面円偏波アンテナ３を構成し、グランド面部３３の一辺の長さを当該電波の波長の１／４倍より長くした。このため、平面円偏波アンテナ３を容易に構成できるとともに小型化できる。

また、グランドショート部３６を、導電性ガスケット５を介して下ケース２のフレーム２１のフレームグランドにショートさせる。このため、フレーム位置に近い位置に平面円偏波平面円偏波アンテナ３を容易に実装でき、実装位置の制約を少なくすることができる。

また、平面円偏波アンテナ３を、携帯用の小型の電子機器であるＰＤＡ１００に容易に実装できる。

（第１の変形例）
図１０を参照して、上記実施の形態の第１の変形例を説明する。図１０に、平面円偏波アンテナ３Ａの平面構成を示す。

図１０に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ａは、平面円偏波アンテナ３のグランドショート部３６をグランドショート部３７に代えた構成である。本変形例の導電性ガスケット（図示せず）は、矩形筒状であり、これに対応して、グランドショート部３７も矩形枠状の構成である。

本変形例の平面円偏波アンテナ３Ａによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、グランドショート部３７を軽量化できる。

（第２の変形例）
図１１を参照して、上記実施の形態の第２の変形例を説明する。図１１（ａ）に、平面円偏波アンテナ３Ｂの一部平面構成を示す。図１１（ｂ）に、平面円偏波アンテナ３Ｃの一部平面構成を示す。図１１（ｃ）に、平面円偏波アンテナ３Ｄの一部平面構成を示す。

本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｂ〜３Ｄは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３における同軸ケーブル４の給電位置を変更した構成である。なお、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）では、図を見やすくするため、ベースフィルム３１を省略した。

図１１（ａ）に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｂは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４を逆Ｆアンテナ部３４Ｂに代えた構成である。逆Ｆアンテナ部３４Ｂは、Ｌ型部３４１のみを備えて構成される。Ｌ型部３４１において、同軸ケーブル４の芯線と接点部３４４とが半田付け等により接続されている。また、グランド面部３３において、同軸ケーブル４のアース線と接点部３３１とが半田付け等により接続されている。電波の放射又は受信時に、接点部３４４と、Ｌ型部３４１の一部と、接点部３３１と、を含むループ上に内部電流が流れる。このループ長は、平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４のループ長と同じ長さである。

図１１（ｂ）に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｃは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４を逆Ｆアンテナ部３４Ｃに代えた構成である。逆Ｆアンテナ部３４Ｃは、Ｌ型部３４１と、突起部３４５と、を備えて構成される。突起部３４５において、同軸ケーブル４の芯線と接点部３４６とが半田付け等により接続されている。また、グランド面部３３において、同軸ケーブル４のアース線と接点部３３１とが半田付け等により接続されている。電波の放射又は受信時に、接点部３４６と、突起部３４５と、Ｌ型部３４１の一部と、接点部３３１と、を含むループ上に内部電流が流れる。このループ長は、平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４のループ長と同じ長さである。

図１１（ｃ）に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｄは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４を逆Ｆアンテナ部３４Ｄに代えた構成である。逆Ｆアンテナ部３４Ｄは、Ｌ型部３４１と、突起部３４７と、を備えて構成される。突起部３４７において、同軸ケーブル４の芯線と接点部３４８とが半田付け等により接続されている。また、Ｌ型部３４１において、同軸ケーブル４のアース線と接点部３４９とが半田付け等により接続されている。電波の放射又は受信時に、接点部３４８と、突起部３４７と、Ｌ型部３４１の一部と、接点部３４９と、を含むループ上に内部電流が流れる。このループ長は、平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４のループ長と同じ長さである。

以上、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｂ〜３Ｄによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、実施態様に合わせて、給電点を適切に設定できる。

（第３の変形例）
図１２を参照して、上記実施の形態の第３の変形例を説明する。図１２（ａ）に、平面円偏波アンテナ３Ｅの平面概略構成を示す。図１２（ｂ）に、平面円偏波アンテナ３Ｆの平面概略構成を示す。図１２（ｃ）に、平面円偏波アンテナ３Ｇの平面概略構成を示す。

本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｅ〜３Ｇは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３におけるスロットアンテナ部３５の形状を変更した構成である。なお、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）では、図を見やすくするため、ベースフィルム３１を省略した。

図１２（ａ）に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｅは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３のスロットアンテナ部３５をスロットアンテナ部３５Ｅに代えた構成である。スロットアンテナ部３５Ｅは、スロット３５２を備えて構成される。スロット３５２は、上記実施の形態のスロット３５１に比べて、短手方向の長さが長くなっている。なお、スロット３５２のアスペクト比は、実験的にアンテナ特性が適切な値に適宜変更することが好ましい。

図１２（ｂ）に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｆは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３のスロットアンテナ部３５をスロットアンテナ部３５Ｆに代えた構成である。スロットアンテナ部３５Ｆは、スロット３５３を備えて構成される。スロット３５３は、波形状であり、矩形状の構成に比べて、同じ面積でスロットの周囲の長さを長くできる。波形の波の数は、少なくとも一つとする。

図１２（ｃ）に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｇは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３のスロットアンテナ部３５をスロットアンテナ部３５Ｇに代えた構成である。スロットアンテナ部３５Ｇは、スロット３５４を備えて構成される。スロット３５４は、クランク形状であり、矩形状の構成に比べて、同じ面積でスロットの周囲の長さを長くできる。

以上、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｅ〜３Ｇによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、スロットの形状を適切に設定できる。また、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｅによれば、スロットを容易に形成できる。また、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｆ，３Ｇによれば、スロットの長さを容易に長くでき、更に小型化できる。

（第４の変形例）
図１３を参照して、上記実施の形態の第４の変形例を説明する。図１３（ａ）に、平面円偏波アンテナ３を取り付けたフレーム２１Ａの斜視構成を示す。図１３（ｂ）に、平面円偏波アンテナ３を取り付けたフレーム２１Ｂの斜視構成を示す。

本変形例のフレーム２１Ａ，２１Ｂは、上記実施の形態の平面円偏波アンテナ３における下ケース２のフレーム２１の形状を変更した構成である。

図１３（ａ）に示すように、本変形例の下ケースのフレーム２１Ａは、スペーサ２２を備える構成である。スペーサ２２の上に平面円偏波アンテナ３が設置される。平面円偏波アンテナ３のグランド面部３３には、スペーサ２２に対応するグランドショート部３６Ａを有する。フレーム２１Ａは、フレームグランドとして機能する。このため、スペーサ２２自体が、フレーム２１Ａのフレームグランドとなる。

図１３（ｂ）に示すように、本変形例の下ケースのフレーム２１Ｂは、リブ２３を備える構成である。リブ２３の上に平面円偏波アンテナ３が設置される。平面円偏波アンテナ３のグランド面部３３には、リブ２３に対応するグランドショート部３６Ｂを有する。フレーム２１Ｂは、フレームグランドとして機能する。このため、リブ２３自体が、フレーム２１Ｂのフレームグランドとなる。

以上、本変形例によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、平面円偏波アンテナ３をフレームに近い位置に容易に実装できる。

（第５の変形例）
図１４を参照して、上記実施の形態の第５の変形例を説明する。図１４に、平面円偏波アンテナ３Ｈの平面構成を示す。

図１４に示すように、本変形例の平面円偏波アンテナ３Ｈは、平面円偏波アンテナ３の逆Ｆアンテナ部３４、スロットアンテナ部３５を、逆Ｆアンテナ部３４Ｈ、スロットアンテナ部３５Ｈに代えた構成である。逆Ｆアンテナ部３４Ｈは、Ｌ型部３４１Ｈと、突起部３４２と、を備える。Ｌ型部３４１Ｈは、印部３４ａを有する。印部３４ａは、導電体のＬ型部３４１Ｈにつけられた目印である。Ｌ型部３４１Ｈの長手方向の長さがＬ１であり、短手方向の長さがＬ２である。また、Ｌ型部３４１Ｈの矩形部分の交差部から印部３４ａまでの長さをＬ４とする。

また、スロットアンテナ部３５Ｈは、スロット３５１Ｈ内に対抗する突起部３５５を有する。スロット３５１Ｈの長手方向の長さをＬ３とし、スロット３５１Ｈの一端から突起部３５５までの長さをＬ５とする。

無線ＬＡＮ通信の周波数帯域が２．４５［ＧＨｚ］帯の電波の波長の１／４倍が、長さ（Ｌ１＋Ｌ２）に対応する。また、図示しない支持部の貼り付けによる短縮効果を考えないとすると、２．４５［ＧＨｚ］帯の電波の波長の１／４倍が、スロット３５１Ｈの長さＬ３に対応する。

また、別の規格としての無線ＬＡＮ通信の周波数帯域が５．２［ＧＨｚ］帯の電波の波長の１／４倍が、長さ（Ｌ４＋Ｌ２）に対応する。また、５．２［ＧＨｚ］帯の電波の波長の１／４倍が、長さＬ５に対応する。

このため、平面円偏波アンテナ３Ｈを２．４５［ＧＨｚ］帯の電波の波長で使用する場合に、平面円偏波アンテナ３Ｈをそのまま使用する。平面円偏波アンテナ３Ｈにより、２．４５［ＧＨｚ］帯の電波の放射及び受信が可能となる。これに対し、平面円偏波アンテナ３Ｈを５．２［ＧＨｚ］帯の電波の波長で使用する場合に、Ｌ型部３４１Ｈを印部３４ａで切断し、切断した部分を除去し、スロット３５１Ｈの突起部３５５を半田付けする。この加工した平面円偏波アンテナ３Ｈにより、５．２［ＧＨｚ］帯の電波の放射及び受信が可能となる。

また、周波数帯域により、印部３４ａを切断し且つ突起部３５５を半田付けしない、又は印部３４ａを切断せず且つ突起部３５５を半田付けすることとしてもよい。

以上、本変形例によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、無線通信の周波数帯域に対応して、平面円偏波アンテナ３を容易に適切な形状に変更できる。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る平面円偏波アンテナ及び電子機器の一例であり、これに限定されるものではない。

上記実施の形態及び変形例において、スロットアンテナ部のスロットは、一方の片面にベースフィルム３１が貼り付けられ、もう一方の片面に誘電体としての支持部６が貼り付けられる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、スロットの両面を覆うように誘電体を貼り付ける構成としてもよい。また、誘電体がスロットに対応する凸部を有し、その凸部がスロットと嵌合し、スロット内部が誘電体で満たされる構成としてもよい。

また、上記実施の形態における平面円偏波アンテナ３、ＰＤＡ１００の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。

本発明に係る実施の形態の上ケース１を外したＰＤＡ１００の構成を示す斜視図である。上ケース１を外したＰＤＡ１００の構成を示す断面図である。ＰＤＡ１００の内部構成を示すブロック図である。平面円偏波アンテナ３の構成を示す平面図である。平面円偏波アンテナ３の構成を示す斜視図である。平面円偏波アンテナ３のフレーム２１への取り付けの状態を示す図である。（ａ）は、逆Ｆアンテナ部３４及びスロットアンテナ部３５により放射される電波を示す図である。（ｂ）は、水平偏波及び垂直偏波の合成の状態を示す図である。（ａ）は、第１の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す図である。（ｂ）は、第２の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す図である。（ｃ）は、第３の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す図である。（ｄ）は、第４の状態での平面円偏波アンテナ３に流れる電流の分布を示す図である。平面円偏波アンテナ３の周波数に対するＳパラメータ特性を示す図である。平面円偏波アンテナ３Ａの構成を示す平面図である。（ａ）は、平面円偏波アンテナ３Ｂの一部構成を示す平面図である。（ｂ）は、平面円偏波アンテナ３Ｃの一部構成を示す平面図である。（ｃ）は、平面円偏波アンテナ３Ｄの一部構成を示す平面図である。（ａ）は、平面円偏波アンテナ３Ｅの構成を示す平面概略図である。（ｂ）は、平面円偏波アンテナ３Ｆの構成を示す平面概略図である。（ｃ）は、平面円偏波アンテナ３Ｇの構成を示す平面概略図である。（ａ）は、平面円偏波アンテナ３を取り付けたフレーム２１Ａの構成を示す斜視図である。（ｂ）は、平面円偏波アンテナ３を取り付けたフレーム２１Ｂの構成を示す斜視図である。平面円偏波アンテナ３Ｈの構成を示す平面図である。

符号の説明

１００ＰＤＡ
１上ケース
２下ケース
２１，２１Ａ，２１Ｂフレーム
２２スペーサ
２３リブ
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ平面円偏波アンテナ
３１ベースフィルム
３２導電体部
３３グランド面部
３３１接点部
３４，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｈ逆Ｆアンテナ部
３４１，３４１ＨＬ型部
３４２，３４５，３４７突起部
３４３，３４４，３４６，３４８，３４９接点部
３４ａ印部
３５，３５Ｅ，３５Ｆ，３５Ｇ，３５Ｈスロットアンテナ部
３５１，３５２，３５３，３５４，３５１Ｈスロット
３５５突起部
３６，３６Ａ，３６Ｂ，３７グランドショート部
４同軸ケーブル
５導電性ガスケット
６支持部
７基板
１１ＣＰＵ
１２入力部
１３ＲＡＭ
１４表示部
１５ＲＯＭ
１６無線通信部
１７フラッシュメモリ
１８Ｉ／Ｆ
１９バス

Claims

平板絶縁基板と、
前記平板絶縁基板上に設けられる導電体手段と、を備え、
前記導電体手段は、
給電点を有する逆Ｆアンテナ手段と、
グランド手段と、を備え、
前記グランド手段は、
スロットを有するスロットアンテナ手段と、
前記逆Ｆアンテナ手段と前記スロットアンテナ手段との間の一部の領域に設けられ、グランドに短絡された導電性ガスケットとの接触により、グランドに短絡される短絡手段と、を備えることを特徴とする平面円偏波アンテナ。
平板絶縁基板と、
前記平板絶縁基板上に設けられる導電体手段と、を備え、
前記導電体手段は、
給電点を有する逆Ｆアンテナ手段と、
グランド手段と、を備え、
前記グランド手段は、
スロットを有するスロットアンテナ手段と、
前記逆Ｆアンテナ手段と前記スロットアンテナ手段との間の一部の領域に設けられ、フレームグランドを有するフレームのスペーサ又はリブとの接触により、グランドに短絡される短絡手段と、を備えることを特徴とする平面円偏波アンテナ。
前記スロットアンテナ手段は、そのスロットの少なくとも片面が誘電体により覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面円偏波アンテナ。
前記グランド手段は、一辺の長さが、通信する電波の波長の１／４倍より長いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナ。
前記スロットは、矩形形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナ。
前記スロットは、波形形状又はクランク形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナ。
請求項１から６のいずれか一項に記載の平面円偏波アンテナと、
前記平面円偏波アンテナを介する通信を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電子機器。