JP4317097B2

JP4317097B2 - アンテナ

Info

Publication number: JP4317097B2
Application number: JP2004223238A
Authority: JP
Inventors: 洋高古屋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006042254A

Description

本発明は、ＰＤＡや携帯電話、無線ＬＡＮといった無線通信機器に使用されるアンテナに係り、特に、たとえば２共振化、小型化、薄型化を可能とするアンテナに関する。

昨今、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）や携帯電話、無線ＬＡＮといった無線通信が日常的に使用されており、我々の生活に欠くことのできないものとなっている。これらの無線通信に使用される機器類は、常時携帯されることを前提として考えられているので、小型化、薄型化の傾向にある。したがって、当然その機器類に使用される部品も同様の傾向をたどっている。

また、最近では複数の周波数帯を利用するケースが増加しており、無線ＬＡＮを例に挙げると、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯が使用周波数帯となっている。そのために、アンテナ自体が複数の周波数帯をフォローする必要が生じている。

従来、ノートＰＣや携帯電話に搭載されている無線ＬＡＮ用アンテナを例に挙げると、内蔵アンテナとして、誘電体アンテナや金属板で作られた逆Ｆアンテナ、基板アンテナ等が使用されている。

前記従来の各アンテナの特徴としては、無指向性、高利得であることが挙げられるが、サイズを小さくすること、特に薄く形成することが困難であるという欠点がある。

そこで、図６（従来のアンテナ１００の概略構成を示す図）に示すような、誘電体からなる薄い板状の基材１０２と、薄膜及び帯状の導体で構成され前記基材１０２に設けられたグランド導体１０４と、薄膜及びＬ字形状の導体で構成され一端を前記グランド導体１０４の一端に導通し、前記基材１０２に設けられた第１アンテナ素子１０６と、薄膜及び帯状の導体で構成され前記グランド導体１０４と前記第１アンテナ素子１０６に導通しないように、前記基材１０２に設けられた第２アンテナ素子１０８とを備えたアンテナ１００が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

なお、前記アンテナ１００は、たとえば、長さが５５ｍｍ、幅が５ｍｍ、厚さが０．１ｍｍの大きさに形成されており、また、前記アンテナ１００には、ケーブル１１０が接続されている。
国際公開第２００４／０５４０３５号パンフレット

ところで、前記特許文献１に記載のアンテナでは、簡単な構造で共振化、薄型化、小型化をはかることが可能であるが、前記アンテナをノートＰＣよりもさらに小型のＰＤＡや携帯電話に内蔵して使用する場合には、一層の小型化が望まれる。

さらに、ノートＰＣにおいても、近年の更なる小型化に応じて、内蔵されるアンテナの一層の小型化が望まれる。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので、簡単な構造で、共振化、薄型化が可能であるとともに、従来よりもさらに小型化をはかることができるアンテナを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、誘電体からなる板状の基材と、前記基材に設けられている第１の導体と、前記第１の導体から離れて、前記第１の導体を囲むように、前記基材に設けられていると共に、一端部と他端部とが離れている第２の導体とを有し、前記第１の導体がグランド導体であり、前記第２の導体が放射導体であるアンテナである。

請求項２に記載の発明は、誘電体からなる板状の基材と、前記基材に設けられている第１の導体と、前記第１の導体から離れて、前記第１の導体を囲むように、前記基材に設けられていると共に、一端部と他端部とが離れている第２の導体とを有し、前記第２の導体の中間部に同軸ケーブルの中心導体が接続され、前記第１の導体の中間部に前記同軸ケーブルの外側導体が接続されているアンテナである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のアンテナにおいて、前記第１の導体は、所定の幅で直線状に延びており、前記第２の導体は、第１の部位〜第５の部位で構成されており、前記第１の部位は、前記第１の導体とほぼ平行に所定の幅で所定の長さ延びており、前記第２の部位は、前記第１の部位の一端部から、前記第１の部位の長手方向と直交する方向であって前記第１の導体が設けられている側に、前記第１の部位よりも広い所定の幅で所定の長さ延びており、前記第３の部位は、前記第２の部位の先端部から、前記第１の導体の長手方向とほぼ平行な方向であって前記第５の部位が設けられている側に、前記第２の部位よりも狭い所定の幅で所定の長さ延びており、前記第４の部位は、前記第１の部位の他端部から、前記第１の部位の長手方向と直交する方向であって前記第１の導体が設けられている側に、前記第１の部位よりも広い所定の幅で所定の長さ延びており、前記第５の部位は、前記第４の部位の先端部から、前記第１の導体の長手方向とほぼ平行な方向であって前記第３の部位が設けられている側に、前記第４の部位よりも狭い所定の幅で所定の長さ延びているアンテナである。

本発明によれば、簡単な構造で、共振化、薄型化を可能であるとともに、従来よりもさらなる小型化をはかることができるという効果を奏する。

図1は、本発明の実施形態に係るアンテナ１の概略構成を示す図である。

アンテナ１は、誘電体からなる板状の基材３を備えている。この基材３は、たとえば、ＦＰＣ等で薄く構成され可撓性を備えた部材、または、厚みのある部材で構成され剛性を備えた部材で、長方形状に形成されている。

前記基材３の表面には、薄膜状の導体（たとえば銅箔）で構成された第１の導体５が設けられている。この第１の導体５は、前記基材３の長手方向に、所定の幅で直線状に延びて形成されている。

また、前記基材３の表面には、薄膜状の導体（たとえば銅箔）で構成された第２の導体７が、前記第１の導体５から僅かに離れて前記第１の導体５のほぼ全周を囲むように、一部で曲がりつつ設けられている。

また、前記第２の導体７は、この一端部７Ａと他端部７Ｂとが僅かに離れており、ほぼ環状に形成されている。

より詳しく説明すると、前記第２の導体は、たとえば、第１の部位９〜第５の部位１７で構成されている。

前記第１の部位９は、前記第１の導体５とほぼ平行に所定の幅Ｂ１で所定の長さ（前記第１の導体５よりも僅かに長い長さ）Ｌ１延びている。

前記第２の部位１１は、前記第１の部位９の一端部から、前記第１の部位９の長手方向と直交する方向であって前記第１の導体５が設けられている側に、前記第１の部位９よりも広い所定の幅Ｂ２で所定の長さＬ２延びている。

前記第３の部位１３は、前記第２の部位１１の先端部（前記第１の部位９とつながっている部位（基端部）とは反対側の部位）から、前記第１の導体５の長手方向とほぼ平行な方向であって前記第５の部位１７が設けられている側に、前記第２の部位１１よりも狭い所定の幅Ｂ３で所定の長さＬ３延びている。

前記第４の部位１５は、前記第１の部位９の他端部から、前記第１の部位９の長手方向と直交する方向であって前記第１の導体５が設けられている側に、前記第１の部位９よりも広い所定の幅Ｂ４で所定の長さＬ４延びている。

前記第５の部位１７は、前記第４の部位１５の先端部（前記第１の部位９とつながっている部位（基端部）とは反対側の部位）から、前記第１の導体５の長手方向とほぼ平行な方向であって前記第３の部位１３が設けられている側に、前記第４の部位１５よりも狭い所定の幅Ｂ５で所定の長さ（前記第３の部位１３に接触しないような長さ）Ｌ５延びている。

なお、すでに理解されるように、前記第３の部位１３の先端部（前記第２の部位１１とつながっている部位（基端部）とは反対側の部位）が、前記第２の導体７の一端部７Ａを構成し、前記第５の部位１７の先端部（前記第４の部位１５とつながっている部位（基端部）とは反対側の部位）が、前記第２の導体７の他端部７Ｂを構成している。

上述したように形成されていることによって、前記第２の導体７は、矩形で環状である形状のものから、この環状形状のものの内部と外部とが互いに通じるように環状部位の一部を切り欠いた形状に形成されている。さらに、前記第１の導体５は、前記第２の導体７の内部で長く延びている。

また、前記アンテナ１は、たとえば、長さが２５ｍｍ、幅が２．５ｍｍ、厚さが０．１ｍｍの大きさに形成されている。

なお、前記第５の部位１７を削除してもよいし、また、前記第２の部位１１や前記第４の部位１５を半円弧状に形成する等、前記第２の導体７の各部位や各部位同士の接続部の形態を適宜変更してもよい。

さらに、前記各導体５、７を前記基材３の一方の面に設けるのではなく、前記第1の導体５を前記基材３の一方の面に設け、前記第２の導体７を前記基材３の他方の面に設けてもよい。

また、前記アンテナ１には、このアンテナ１に給電するためのケーブル（たとえば同軸ケーブル）１９が接続されている。

ここで、同軸ケーブル１９について簡単に説明する。

図２は、同軸ケーブル１９の断面を示す図である。

同軸ケーブル１９は、中心導体２１と、この中心導体２１を被覆する被覆材２２と、この被覆材２２の外周に設けられた外側導体２３と、この外側導体２３を被覆するように外側に設けられたシース２４とから構成されている。

そして図１に示すように、前記第２の導体７の第３の部位１３の長手方向の中間部に、前記同軸ケーブル１９の中心導体２１が接続され、前記第１の導体５の長手方向の中間部に前記同軸ケーブル１９の外側導体２３が接続されている。

なお、一般的には、前記同軸ケーブル１９の中心導体２１の接続部と前記同軸ケーブル１９の外側導体２３の接続部とを互いに結ぶ直線と、前記第１の導体５の長手方向とは、斜めに交差している。

たとえば、前記同軸ケーブル１９の中心導体２１の接続部は、前記アンテナ１の一端部側（前記第２の導体７の第２の部位１１側）に位置し、前記同軸ケーブル１９の外側導体２３の接続部は、前記中心導体２１の接続部よりも、前記アンテナ１の他端部側（前記第２の導体７の第４の部位１５側）に位置している。

前記同軸ケーブル１９の各導体２１、２３が前述したように接続されていることにより、前記同軸ケーブル１９は、前記第１の導体５の長手方向に対して、すなわち前記アンテナ１の長手方向に対して、斜めに配置されている。

このように配置されていることにより、アンテナ１を設置したときにおける同軸ケーブル１９の突出量（前記アンテナ１からの外側への延出量）を、同軸ケーブル１９が前記アンテナ１の長手方向に対して直角に配置されている場合よりも小さくすることができ、ＰＤＡ等の小さな機器へのアンテナ１の設置が容易になる。

次にアンテナ１をＰＤＡ２５に設置した場合について説明する。

図３は、アンテナ１をＰＤＡ２５に設置した状態を示す図である。

ＰＤＡ２５は、本体部２７と、この本体部２７に対して開閉可能であると共に、ＬＣＤ２９等の表示手段を備えている蓋部３１とを備えている。なお、本体部２７に対して、蓋部３１が開閉せず、本体部２７と蓋部３１とで全体が板状に形成された構成であってもよい。

アンテナ１は、たとえば、前記ＬＣＤ２９の裏側で前記蓋部３１の内部に設置されている。そして、ＰＤＡ２５が通常使用される姿勢においては、アンテナ１のＺ軸（アンテナ１の長手方向；図１参照）が、ほぼ上下方向に位置するようになっている。

アンテナ１に、同軸ケーブル１９を介して給電すると、２ＧＨｚ帯では、主に前記第２の導体７の各部位９、１１、１３、１５、１７に電流が分布し、５ＧＨｚ帯では、主に前記第２の導体７の第１の部位９に電流が分布する。

そして、アンテナ１は、図４（アンテナ１のＶＳＷＲ特性を示す図）に示されているように優れたＶＳＷＲ特性を有する。ここでは、ＶＳＷＲ値（ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）が「２」より低い周波数範囲の帯域幅は図４において○で囲んでいる２箇所の位置で広い状態が示されている
すなわち、２ＧＨｚ帯では、２．２ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚにおいて共振点が生じており、５ＧＨｚ帯では、５．４ＧＨｚ〜５．８ＧＨｚにおいて共振点が生じている。

また、放射特性については、主偏波である垂直偏波が２ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のいずれにおいても図５（アンテナ１のＺ軸まわりの指向性を示す図）に示されているようにほぼ円形に近い状態であることから無指向性が示されていると共に高い利得が実現している。

アンテナ１によれば、板状の基材３とこの基材３に設けられている第１の導体５、第２の導体７とを備えていると共に、前記第２の導体７が前記第１の導体５を囲むように設けられているので、前記第２の導体７の設置長さを従来のアンテナ１００よりもさらに短くすることができ、簡単な構造で、共振化、薄型化が可能であると共に、従来のアンテナ１００に比べて、一層の小型化をはかることができる。そして、ノートＰＣよりも更に小さなＰＤＡ等に好適に使用することができる。

また、アンテナ１によれば、第１の導体５を直線状に形成し、第２の導体７を矩形な環状に形成してあることによって、各導体５、７の形状が単純化されている。

また、前記第２の導体７の第２の部位１１や第４の部位１５の幅を広く形成してあることによって、第２の導体７の設置長さを更に短くでき、アンテナ１を一層小型化することができると共に、アンテナ１のインピーダンスの整合をとることができる。

本発明の実施形態に係るアンテナの概略構成を示す図である。同軸ケーブルの断面を示す図である。アンテナをＰＤＡに設置した状態を示す図である。アンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。アンテナのＺ軸まわりの指向性を示す図である。従来のアンテナの概略構成を示す図である。

符号の説明

１アンテナ
３基材
５第１の導体
７第２の導体
９第１の部位
１１第２の部位
１３第３の部位
１５第４の部位
１７第５の部位
１９同軸ケーブル
２１中心導体
２３外側導体

Claims

誘電体からなる板状の基材と；
前記基材に設けられている第１の導体と；
前記第１の導体から離れて、前記第１の導体を囲むように、前記基材に設けられていると共に、一端部と他端部とが離れている第２の導体と；
を有し、前記第１の導体がグランド導体であり、前記第２の導体が放射導体であることを特徴とするアンテナ。
誘電体からなる板状の基材と；
前記基材に設けられている第１の導体と；
前記第１の導体から離れて、前記第１の導体を囲むように、前記基材に設けられていると共に、一端部と他端部とが離れている第２の導体と；
を有し、前記第２の導体の中間部に同軸ケーブルの中心導体が接続され、前記第１の導体の中間部に前記同軸ケーブルの外側導体が接続されていることを特徴とするアンテナ。
請求項１または請求項２に記載のアンテナにおいて、
前記第１の導体は、所定の幅で直線状に延びており、
前記第２の導体は、第１の部位〜第５の部位で構成されており、
前記第１の部位は、前記第１の導体とほぼ平行に所定の幅で所定の長さ延びており、
前記第２の部位は、前記第１の部位の一端部から、前記第１の部位の長手方向と直交する方向であって前記第１の導体が設けられている側に、前記第１の部位よりも広い所定の幅で所定の長さ延びており、
前記第３の部位は、前記第２の部位の先端部から、前記第１の導体の長手方向とほぼ平行な方向であって前記第５の部位が設けられている側に、前記第２の部位よりも狭い所定の幅で所定の長さ延びており、
前記第４の部位は、前記第１の部位の他端部から、前記第１の部位の長手方向と直交する方向であって前記第１の導体が設けられている側に、前記第１の部位よりも広い所定の幅で所定の長さ延びており、
前記第５の部位は、前記第４の部位の先端部から、前記第１の導体の長手方向とほぼ平行な方向であって前記第３の部位が設けられている側に、前記第４の部位よりも狭い所定の幅で所定の長さ延びていることを特徴とするアンテナ。