JP4325532B2

JP4325532B2 - アンテナ及びその製造方法並びに同アンテナを用いた無線端末

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Publication number: JP4325532B2
Application number: JP2004304367A
Authority: JP
Inventors: 智之小川; 健武井; 守彦池ケ谷
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2024-10-19
Also published as: JP2006121190A

Description

本発明は、アンテナ、特に複数の周波数の電波を空間に放射するマルチバンドアンテナ、及び同アンテナの製造方法、並びに同アンテナを用いた無線端末に関するものである。

近年、ユーザの利便性を向上するため、一つの無線端末にて複数の通信規格に対応しようとする動きが盛んである。携帯電話においては、第二世代ＧＳＭに用いる９００ＭＨｚ帯と第三世代Ｗ−ＣＤＭＡに用いる２ＧＨｚ帯への対応、無線ＬＡＮにおいては、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇに用いる２．４ＧＨｚ帯とＩＥＥＥ８０２．１１ａに用いる５ＧＨｚ帯への対応等がある。このため、無線端末用のアンテナとして、複数の周波数の電波を空間に放射するマルチバンドアンテナが主流となりつつある。

一方で、無線端末のデザインや携帯性を向上するため、アンテナ小型化のニーズがある。このような背景から、無線端末用アンテナとして、小型のマルチバンドアンテナが求められている。

マルチバンドアンテナを小型化する従来技術には、特許文献１、２、３に記載された方法がある。

特許文献１では、基台に複数のアンテナエレメントをヘリカル形状に設けることで三次元的に集約し小型化を図っている。

特許文献２では、複数のアンテナエレメントをメアンダ形状に設けることで二次元的に集約し小型化を図っている。

特許文献３では、給電線路、ショートスタブ、及び第一のオープンスタブからなる逆Ｆ型アンテナに、第二のオープンスタブを第一のオープンスタブの反対側に接続し、それぞれのオープンスタブを途中で屈曲して小型化を図っている。

特開２００４−１７９９５２号公報特開２００４−１８６９３１号公報特開２００４−１７２９１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載される方法では、アンテナエレメントを三次元的に設けるための高度な技術が必要であり、作製が容易ではなかった。また、それぞれ異なる周波数の電波を放射するアンテナエレメントを近くに配置するため、電磁気的な干渉があり、良好な送受信が難しかった。

特許文献２に記載される方法では、それぞれ異なる周波数の電波を放射するアンテナエレメントを、電磁気的な干渉がないように離して配置する必要があり、小型化が難しかった。

特許文献３に記載される方法では、第一のオープンスタブと第二のオープンスタブを電磁気的な干渉がないよう、互いに反対側に構成する必要があった。低周波帯にて電波を放射するためには、長いオープンスタブが必要となるが、反対側に構成しなければならないという制約があるために、結果としてアンテナサイズが大きくなるという問題があった。

本発明の目的は、作製が容易で小型のマルチバンドアンテナ及びその製造方法並びに同アンテナを用いた無線端末を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、同一曲面構造又は同一平面構造のアンテナであって、接地導体となる曲面構造又は平面構造の二次元導体分布の全ての周辺を囲む、複数の一次元導体分布と複数の一次元空隙分布が交互に層構造を構成し、上記一次元導体分布に給電部が接続されていることを特徴とするアンテナである。

請求項２の発明は、上記給電部が上記一次元導体分布と上記二次元導体分布とに接続されている請求項１に記載のアンテナである。

請求項３の発明は、上記一次元導体分布及び上記一次元空隙分布が二層から五層の層構造を構成している請求項１に記載のアンテナである。

請求項４の発明は、上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布、及び上記二次元導体分布からなるアンテナの外形が概ね四角形である請求項１に記載のアンテナである。

請求項５の発明は、上記一次元導体分布及び上記二次元導体分布が一体導体からなる請求項１に記載のアンテナである。

請求項６の発明は、上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布、及び上記二次元導体分布が打ち抜き工程、又はメッキ工程、又はエッチング工程により製造される請求項１に記載のアンテナである。

請求項７の発明は、上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布及び上記二次元導体分布が、リジッド基板、フレキ基板、基台上のいずれかに作製される請求項１に記載のアンテナである。

請求項８の発明は、上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布及び上記二次元導体分布が誘電体シートでラミネートされる請求項１に記載のアンテナである。

請求項９の発明は、上記給電部に同軸ケーブル又はコンタクトピンを用いる請求項１に記載のアンテナである。

請求項１０の発明は、同一曲面構造又は同一平面構造のアンテナの製造方法であって、接地導体となる曲面構造又は平面構造の二次元導体分布の全ての周辺を囲む、複数の一次元導体分布と複数の一次元空隙分布が交互する層構造を構成するに際して、上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布及び上記二次元導体分布を打ち抜き工程又はメッキ工程或いはエッチング工程により製造し、上記一次元導体分布に給電部を接続することを特徴とするアンテナの製造方法である。

請求項１１の発明は、請求項４〜９いずれかに記載のアンテナを内蔵したことを特徴とする無線端末である。

請求項１２の発明は、請求項４〜９いずれかに記載のアンテナを液晶ディスプレイ上部又はキーパッド下部或いはヒンジ部に内蔵したことを特徴とする携帯電話である。

本発明によれば、小型のマルチバンドアンテナ及び同アンテナを用いた無線端末を提供できる。

以下本発明の実施形態を添付図面により説明する。

本発明のアンテナは、従来技術にある三次元構造や二次元の折りこみ構造ではなく、同一曲面構造又は同一平面構造であり、曲面又は平面からなる二次元導体分布の全ての周辺に、曲線又は直線状の一次元導体分布と一次元空隙分布を交互に層構造に配置して構成される。

図１は、本発明の参考となる同一曲面構造のアンテナの参考例を示したもので、曲面構造に形成したグランド面となる二次元導体分布１の一部に、一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂを交互に層構造に配置してアンテナを構成したものである。

このアンテナは、図２に示すように、二次元導体分布１と一次元導体分布２ａが導体接続部４ａを用いて、内側一次元導体分布２ａと外側の一次元導体分布２ｂが導体接続部４ｂを用いて層間接続され、その導体接続部４ａ，４ｂに位置した一次元導体分布２ａ，２ｂが導体切断部５ａ，５ｂを用いて切断される。給電部６は、二次元導体分布１と一次元導体分布２ａ間に接続される。この結果として、伝送線路及び浮遊線路で表現されるアンテナエレメントが構成される。

図２の構造であれば、伝送線路と浮遊線路を用いて図３のように表現される。すなわち、伝送線路は、一次元導体分布２ａで形成されたオープンスタブ７ａ、一次元導体分布２ｂで形成されたオープンスタブ７ｂ、二次元導体分布１と内側一次元導体分布２ａを接続する導体接続部４ａで形成されたショートスタブ８、一次元導体分布２ａで形成された結合線路９ａ、内側一次元導体分布２ａと外側一次元導体分布２ｂを接続する導体接続部４ｂで形成された結合線路９ｂであり、一次元導体分布２ａ，２ｂで形成された浮遊線路１０ａ，１０ｂは無給電素子である。

このように参考例のアンテナは、アンテナエレメントを構成する複数の伝送線路及び浮遊線路が、層構造に集約されており、所望の周波数の電波を放射するために必要なエレメントを小面積に構成することができる。

さらに、参考例のアンテナは、同一のアンテナエレメントが複数の周波数の電波を共通して空間に放射するため、各々の周波数の電波を放射する複数のアンテナエレメントを電磁的な干渉がないように離して配置する必要がない。

図４は、同一平面構造のアンテナの実施の形態を示したものであり、平面構造（四角形）の二次元導体分布１の全ての周辺に、一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に層構造に配置してアンテナを構成したものである。

このアンテナは、図５に示すように、二次元導体分布１と内側一次元導体分布２ａが導体接続部４ａを用いて、その導体接続部４ａの反対側で内側一次元導体分布２ａと外側一次元導体分布２ｂが導体接続部４ｂを用いて層間接続され、また、一次元導体分布２ａ，２ｂが導体切断部５ａ，５ｂを用いて切断される。給電部６は、二次元導体分布１と内側一次元導体分布２ａ間に接続される。

この結果として、伝送線路及び浮遊線路で表現されるアンテナエレメントが構成される。二次元導体分布１は接地導体と見なすことができ、この図５の構造であれば、伝送線路と浮遊線路を用いて図６のように表現される。すなわち、伝送線路は、導体切断部５ａにより内側一次元導体分布２ａで形成されるオープンスタブ７ａ₁ ，７ａ₂ 、導体切断部５ｂにより外側一次元導体分布２ｂで形成されるオープンスタブ７ｂ₁ ，７ｂ₂ 、導体接続部４ａで形成されるショートスタブ８、ショートスタブ８と給電部６を結ぶ内側一次元導体分布２ａで形成される結合線路９ａ₁ 、導体接続部４ｂで形成される結合線路９ｂ、結合線路９ｂと給電部６を結ぶ内側一次元導体分布２ａで形成される結合線路９ａ₂ である。

この同一平面構造のアンテナもアンテナエレメントを構成する複数の伝送線路及び浮遊線路が、層構造に集約されており、所望の周波数の電波を放射するために必要なエレメントを小面積に構成することができ、また、同一のアンテナエレメントが複数の周波数の電波を共通して空間に放射するため、各々の周波数の電波を放射する複数のアンテナエレメントを電磁気的な干渉がないように離して配置する必要がない。

図７は、２．４ＧＨｚ帯と５．５ＧＨｚ帯の電波を送受信するアンテナの他の実施形態を示したもので、四角形状に形成した二次元導体分布１の外周に一次元空隙分布３ａを介して内側一次元導体分布２ａを配置し、その一次元導体分布２ａの外周に一次元空隙分布３ｂを介して一次元導体分布２ｂを配置して層構造とし、二次元導体分布１と内側一次元導体分布２ａを導体接続部４ａで接続し、内側一次元導体分布２ａと外側一次元導体分布２ｂを導体接続部４ｂで接続し、内側一次元導体分布２ａに導体切断部５ａ₁ ，５ａ₂ を形成し、外側一次元導体分布２ｂに導体切断部５ｂを形成し、外側一次元導体分布２ｂに給電部６を接続した構成である。

図８は、図７のアンテナの電圧定在波比であり、上記二つの周波数の電波を空間に放射するために、給電部との良好なインピーダンス整合が実現されている。図９は、図７のアンテナの電流強度分布である。白色の部分が、電流強度が大きく電波の放射に寄与する部分であり、２．４ＧＨｚ帯では、図９（ａ）に示すように、導体接続部４ｂの左右に位置した外側一次元導体分布２ｂの部分と給電部６の左右に位置した外側一次元導体分布２ｂの部分に電流強度の大きい部分が存在し、５．５ＧＨｚ帯では、図９（ｂ）に示すように、導体接続部４ｂから給電部６を通して導体切断部５ｂに至る外側一次元導体分布２ｂの部分に電流強度の大きい部分が存在しており、２．４ＧＨｚ帯と５．５ＧＨｚ帯で、共通して電流強度の大きい部分が存在する。

これは、同一のアンテナエレメントが共通して複数の周波数の電波を放射することを示す。よって、従来技術とは異なり、各々の周波数の電波を放射する複数のアンテナエレメントを電磁気的な干渉がないように離して配置する必要がなく、アンテナの小型化に関して大きな効果を得ることができる。

以上のように、本発明のアンテナは、アンテナエレメントが層構造に集約されており、マルチバンドアンテナの小型化に関して大きな効果を得ることができる。さらに、同一のアンテナエレメントが複数の周波数の電波を共通して放射するため、各々の周波数の電波を放射する複数のアンテナエレメントを離して配置する必要がなく、マルチバンドアンテナの小型化に関して大きな効果を得ることができる。

以上、図１〜図９により本発明のアンテナの基本的な構成を説明したが、本発明は、上述の形態に限らず、一次元導体分布２及び一次元空隙分布３が、二層から五層の層構造としても良い。層数を多くすることで、より多くのアンテナエレメントを集約することができ、アンテナの小型化に効果がある。層数が五層を超えると、伝送線路及び浮遊線路と接地導体との距離が大きくなるためにアンテナの設計が難しくなり、さらにアンテナの機械的強度が低下するため、五層以下にすることが望ましい。

また、導体接続部４及び導体切断部５は、各層ごとに三箇所以下であることが望ましい。導体接続部４及び導体切断部５の数を増やすことで、複雑な構造のアンテナエレメントが得られ、より多くの周波数の電波を放射することが可能となるが、導体接続部４が多すぎると、閉じた電流経路が増えるために電波の放射に必要な共振長が得にくくなり、導体切断部５が多すぎると、浮遊線路が増えるために機械的強度が低下する。

本発明は、一次元導体分布２、一次元空隙分布３、及び二次元導体分布１からなるアンテナの外形が概ね四角形であることが好ましい。アンテナの外形が四角形であることで、アンテナの製造及び無線端末への実装が容易になる。

さらに一次元導体分布２及び二次元導体分布１は、一体導体からなることが好ましい。アンテナを一体導体とすることで、低コストで量産性に優れた打ち抜き工程を用いて製造することができる。加えて、アンテナが一体導体からなることで、アンテナを無線端末に実装する際の取り扱いが容易になる。

一次元導体分布２、一次元空隙分布３、及び二次元導体分布１は、打ち抜き工程、又はメッキ工程、又はエッチング工程により製造されることが好ましい。汎用的な金属加工工程である、打ち抜き工程、メッキ工程、エッチング工程を用いることで、アンテナの製造が容易になり、製造コストを低減することができる。

一次元導体分布２、一次元空隙分布３、及び二次元導体分布１は、リジッド基板上に作製されることが好ましい。これは、リジッド基板の誘電体による波長短縮効果により、アンテナをより小型化する効果がある。

一次元導体分布２、一次元空隙分布３、及び二次元導体分布１は、可撓性のあるフレキ基板上に作製されることが好ましい。フレキ基板上に作製することで、アンテナを屈曲させることができ、無線端末への内蔵を容易にすることができる。

一次元導体分布２、一次元空隙分布３、及び二次元導体分布１が基台上に作製されることが好ましい。機械的強度のある基台上に作製することにより、無線端末への実装を容易にすることができる。

一次元導体分布２、一次元空隙分布３、及び二次元導体分布１は、誘電体シートでラミネートされることが好ましい。ラミネートすることで、金属腐食などの経年劣化を防ぐことができ、長期間にわたり安定したアンテナ特性を得ることができる。

二次元導体分布２は、回路基板の接地導体又は無線端末の金属部品であることが好ましい。これにより、二次元導体分布の電気的面積を拡大することができ、より安定した接地導体が得られ、良好なアンテナ特性を得ることができる。

給電部６には、同軸ケーブル又はコンタクトピンを用いることが好ましい。これにより、高周波電力の低損失な給電が可能となる。

本発明のアンテナは、携帯電話等の無線端末に内蔵させるが、この場合、液晶ディスプレイ上部、又はキーパッド下部、又はヒンジ部に内蔵させる。液晶ディスプレイ上部、キーパッド下部、ヒンジ部にアンテナを内蔵することで、使用者の手の影響によるアンテナ性能劣化を抑えることができ、携帯電話の電波送受信特性を高めることができる。

上述した本発明のアンテナのより具体的な実施形態を説明する。

図１０及び図１１に、本発明の第１の実施形態を示した。

図１０は、本発明のアンテナＡ１であり、無線ＬＡＮに用いる２．４ＧＨｚ帯と５．５ＧＨｚ帯の電波を放射するアンテナである。

平面構造で四角形の二次元導体分布１が構成され、二次元導体分布１の全ての周辺に、内側一次元空隙分布３ａを介して枠状の内側一次元導体分布２ａが配置され、内側一次元導体分布２ａの周辺に、外側一次元空隙分布３ｂを介して外側一次元導体分布２ｂが配置され、一次元導体分布２と一次元空隙分布３が二層構造で構成されている。

各層ごとに、すなわち二次元導体分布１と内側一次元導体分布２ａが、導体接続部４ａ₁ ，４ａ₂ を用いて、内側一次元導体分布２ａと外側一次元導体分布２ｂが導体接続部４ｂ₁ ，４ｂ₂ ，４ｂ₃ を用いて層間接続されている。内側の導体接続部４ａ₁ と外側の導体接続部４ｂ₁ は、四角形の二次元導体分布１の上辺から連続するよう、同じく内側の導体接続部４ａ₂ と外側の導体接続部４ｂ₂ は、二次元導体分布１の下辺から連続するように設けられて各層を接続する。

また各層ごとに、すなわち、内側一次元導体分布２ａが、導体切断部５ａ₁ ，５ａ₂ を用いて切断され、外側一次元導体分布２ｂが、導体切断部５ｂ₁ ，５ｂ₂ ，５ｂ₃ を用いて切断されている。内側の導体切断部５ａ₁ は、枠状の内側一次元導体分布２ａの下辺右隅を、他方の導体切断部５ａ₂ は、内側一次元導体分布２ａの上辺左隅を切断するように形成される。外側の導体切断部５ｂ₁ は、枠状の外側一次元導体分布２ｂの上辺右隅を、導体切断部５ｂ₂ は、外側一次元導体分布２ｂの左辺中央部を、導体切断部５ｂ₃ は、外側一次元導体分布２ｂの下辺の中央やや左側を切断するように形成される。

給電部６は、導体切断部５ａ₁ ，５ｂ₁ の位置の内側一次元導体分布２ａに給電するように接続され、そのインピーダンスは５０Ωである。

図１１に、図１０のアンテナの電圧定在波比を示す。

無線ＬＡＮでは、電圧定在波比が２以下であれば良好な送受信が可能であるが、図１０のアンテナＡ１は、２．４ＧＨｚ帯、５．５ＧＨｚ帯ともに電圧定在波比が２以下であり、良好な送受信が可能である。

このように、本発明のアンテナは、二つの異なる周波数の電波送受信に用いて好適なアンテナである。

図１２及び図１３に、本発明の参考となる参考例を示す。

図１２は、参考例のアンテナＡ２であり、携帯電話に用いる９００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯の電波を放射するアンテナである。

回路基板１１の接地導体が二次元導体分布１であり、回路基板の一端に、一次元導体分布２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと一次元空隙分布３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが四層構造で構成されている。

各層ごとに、二次元導体分布１及び一次元導体分布２が、導体接続部４を用いて層間接続されている。

すなわち、二次元導体分布１と一番目の一次元導体分布２ａが第１の導体接続部４ａで、一番目の一次元導体分布２ａと二番目の一次元導体分布２ｂの中央が第２の導体接続部４ｂで、二番目の一次元導体分布２ｂと三番目の一次元導体分布２ｃの両端部が第３の導体接続部４ｃ₁ ，４ｃ₂ で、三番目の一次元導体分布２ｃと四番目の一次元導体分布２ｄの両端部が第４の導体接続部４ｄ₁ ，４ｄ₂ で、それぞれ接続されている。

また、各層ごとに、一次元導体分布２が、導体切断部５を用いて切断されている。本実施の形態においては、一番目と四番目の一次元導体分布２ａ，２ｄを除き、二番目と三番目の一次元導体分布２ｂ，２ｃの略中央に導体切断部５ｂ、５ｃが形成されるが、一番目と四番目の一次元導体分布２ａ，２ｄに導体切断部５を形成するようにしても良い。

給電部６は、一番目の一次元導体分布２ａに接続されており、そのインピーダンスは５０Ωである。

図１３に、図１２のアンテナＡ２の電圧定在波比を示す。

携帯電話では、電圧定在波比が３以下であれば良好な送受信が可能であるが、図１２のアンテナＡ２は９００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯ともに電圧定在波比が３以下であり、良好な送受信が可能である。このように、二次元導体分布に無線端末の回路基板の接地導体を用いることで、より安定した接地導体となり、良好なアンテナ特性を得ることができる。また、層数を増やすことで、アンテナエレメントをさらに集約する効果がある。

図１４に、本発明の第２の実施形態を示す。

図１４は、本発明のアンテナＡ３であり、アンテナエレメントが一体化した導体で構成されている。

このアンテナＡ３は、図５で説明したアンテナと同じ構成であり、同一部材に同一の符号を付し、その説明は省略する。

本発明のアンテナＡ３は、打ち抜き工程を用いて作製される。打ち抜き工程は図１５に示す工程からなる。

すなわち、始めｓ１に、プレス工程ｓ２で導体からアンテナＡ３の形状に打ち抜き、サビ止め等の表面処理ｓ３を行って終了ｓ４する。

このように、アンテナを一体化した導体で構成して打ち抜き工程を用いて作製することで、アンテナの作製を容易にし、アンテナを安価にすることができる。

図１６に、本発明の第３の実施形態を示す。

図１６は、本発明のアンテナＡ４であり、図１４と図５で説明したアンテナＡ３のアンテナエレメントを誘電体シート１２でラミネートしたものである。誘電体シート１２はポリイミド系の材料を用いている。

このように、アンテナエレメントを誘電体シートでラミネイトすることで、金属腐食などの経年劣化を防ぐことができ、長期間にわたり安定したアンテナ特性を得ることができる。

図１７に、本発明の第４の実施形態を示す。

図１７は、本発明のアンテナＡ５であり、図１４と図５で説明したアンテナＡ３のアンテナエレメントをリジッド基板１３上にエッチング工程を用いて作製したものである。

エッチング工程は図１８に示す工程からなる。

始めｓ５に、金属張りの基板にレジストを塗布ｓ６し、アンテナ形成用のマスクで、マスキングｓ７を行い、紫外線露光ｓ８を行って現像処理ｓ９し、エッチングｓ１０を行った後、レジスト膜を剥離ｓ１１してエッチング工程を終了ｓ１２する。

このように、アンテナエレメントを、エッチング工程を用いて作製することで、アンテナの作製を容易にして、アンテナを安価にすることができる。さらに、リジッド基板の誘電体による波長短縮効果により、アンテナをさらに小型化することができる。

図１９に、本発明の第５の実施形態を示す。

図１９は、本発明のアンテナＡ６であり、アンテナエレメントがフレキ基板１４上にメッキ工程とエッチング工程を用いて作製されている。

このアンテナエレメントは図２で説明したアンテナと同じ構成であり、同一部材に同一の符号を付し、その説明は省略する。図１９では、図２のアンテナと同じアンテナエレメントを用いた場合を示しているが、本発明では、二次元導体分布１の全ての周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメント（例えば、図５で説明したアンテナと同じ構成のもの）を用いる。

メッキ工程とエッチング工程は図２０に示す工程からなる。

このメッキ・エッチング工程は、始めｓ１３に誘電体基板の表面粗面化処理ｓ１４を行った後、触媒を塗布ｓ１５し、表面にメッキｓ１６を行った後、レジストを塗布ｓ１７し、アンテナ形成用のマスクで、マスキングｓ１８を行い、紫外線露光ｓ１９を行って現像処理ｓ２０し、エッチングｓ２１を行った後、レジスト膜を剥離ｓ２２して終了ｓ２３する。

このように、アンテナエレメントを、フレキ基板１４上に作製することで、アンテナを屈曲させることができ、無線端末への内蔵を容易にすることができる。

図２１に、本発明の第６の実施形態を示す。

図２１は、本発明のアンテナＡ７であり、曲面構造を持つ基台１５の上に、メッキ工程を用いてアンテナ構造を作製している。

このアンテナＡ７のアンテナエレメントは、四角形状で基台１５の面に沿った二次元導体分布１に一次元空隙分布３ａを介して一次元導体分布２ａを配置し、一次元導体分布２ａに一次元空隙分布３ｂを介して、一次元導体分布２ｂを配置して層構造とし、二次元導体分布１と一次元導体分布２ａの端部を導体接続部４ａで接続し、一次元導体分布２ａと一次元導体分布２ｂの中央部を導体接続部４ｂで接続し、一次元導体分布２ｂに給電部６を接続したものである。図２１では、二次元導体分布１の一部の周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメントを用いた場合を示しているが、本発明では、二次元導体分布１の全ての周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメント（例えば、図５で説明したアンテナと同じ構成のもの）を用いる。

このように、本発明のアンテナは、曲面構造上にも作製可能であり、多様な形状に実装して好適なアンテナである。また、機械的強度のある基台上に作製することにより、無線端末への実装を容易にすることができる。

図２２に、本発明の第７の実施形態を示す。

図２２は、本発明のアンテナＡ８であり、図１６で説明したようにアンテナが誘電体シート１２によってラミネートされ、給電部として、同軸ケーブル１６を用いてハンダ接続したものであり、同一部材には同一符号を付し説明は省略するが、同軸ケーブル１６は、その中心導体１７が内側一次元導体分布２ａに接続され、外導体１８が二次元導体分布１に接続されている。

以上のアンテナ作製の工程は、図２３に示す工程からなる。

始めｓ２５に、プレス工程ｓ２６にてエレメント作製を行い、そのエレメントに誘電体シートを仮ラミネートｓ２７し、その誘電体シートに、同軸ケーブルの接続部に位置した部分にハンダ用窓開けｓ２８を行った後、本ラミネートｓ２９を行い、アンテナのエレメント形状に枠取りｓ３０を行い、ハンダ用窓に予備ハンダ付けｓ３１を行い、しかる後、ケーブルハンダ付けｓ３２を行い、洗浄ｓ３３を行って工程を終了ｓ３４する。

このように、給電部に同軸ケーブルを用いることで、高周波電力の低損失な給電が可能となる。

図２４に、本発明の第８の実施形態を示す。

図２４は、本発明のアンテナＡ９であり、図２１で説明したアンテナＡ７の一次元導体分布２ｂに給電部６を設けるにおいて、一次元導体分布２ｂに導体切断部５を形成すると共に、導体切断部５の一次元導体分布２ｂの端部に給電接続部１９ａ，１９ｂが設けられ、コンタクトピン２０ａ，２０ｂを用いて給電している。図２４では、図２１で説明したアンテナＡ７を用いた場合を示しているが、本発明では、二次元導体分布１の全ての周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメント（例えば、図５で説明したアンテナと同じ構成のもの）を用いる。

基台１５は回路基板１１にネジ止め（図示せず）で固定される。

以上のアンテナ作製と実装は、図２５に示す工程からなる。

始めｓ３５に基台１５の表面粗面化処理ｓ３６を行った後、触媒を塗布ｓ３７し、表面にメッキｓ３８を行った後、レジストを塗布ｓ３９し、アンテナ形成用のマスクで、マスキングｓ４０を行い、紫外線露光ｓ４１を行って現像処理ｓ４２し、エッチングｓ４３を行った後、レジスト膜を剥離ｓ４４してアンテナを形成し、その基台を回路基板１１にネジ止め固定ｓ４５を行って終了ｓ４６する。

このように、給電部にコンタクトピン２０ａ，２０ｂを用いることで、低損失の給電が可能となり、加えて高密度のアンテナ実装が可能となる。

図２６に、本発明の第９の実施形態を示す。

図２６は、本発明のアンテナＡ１０であり、二次元導体分布１に一次元空隙分布３ａを介して一次元導体分布２ａを配置し、一次元導体分布２ａに一次元空隙分布３ｂを介して、一次元導体分布２ｂを配置して層構造とし、二次元導体分布１と一次元導体分布２ａの端部を導体接続部４ａで接続し、一次元導体分布２ａと一次元導体分布２ｂの略中央部を導体接続部４ｂで接続し、二次元導体分布１と一次元導体分布２ａに給電部６を接続したものである。図２６では、二次元導体分布１の一部の周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメントを用いた場合を示しているが、本発明では、二次元導体分布１の全ての周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメント（例えば、図５で説明したアンテナと同じ構成のもの）を用いる。

本実施の形態では、二次元導体分布１に無線端末の金属部品２１を用いている。二次元導体分布１と金属部品２１は、銅テープ２２を用いて導体接続されている。このように、二次元導体分布の一部に無線端末の金属部品を用いることで、二次元導体分布の電気的面積を拡大することができ、より安定した接地導体が得られ、アンテナ特性を改善することが可能となる。

図２７に、本発明の第１０の実施形態を示す。

図２７は、本発明のアンテナＡ１１であり、携帯電話２３用のアンテナである。回路基板１１上のアンテナ設置領域２４に、図１２で説明したアンテナＡ２が設けられ、液晶ディスプレイ２５の上部に内蔵されている。図２７では、図１２で説明したアンテナＡ２を用いた場合を示しているが、本発明では、二次元導体分布１の全ての周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメント（例えば、図５で説明したアンテナと同じ構成のもの）を用いる。

このように、本発明のアンテナを携帯電話の液晶ディスプレイの上部に内蔵することにより、使用者の手の影響によるアンテナ性能劣化を防ぐことができ、携帯電話の電波送受信特性を高めることができる。

図２８に、本発明の第１１の実施形態を示す。

図２８は、本発明のアンテナＡ１２であり、携帯電話２３用のアンテナである。回路基板１１上のアンテナ設置領域２４に、図１２で説明したアンテナＡ２が設けられ、キーパッド２６の下部に内蔵されている。図２８では、図１２で説明したアンテナＡ２を用いた場合を示しているが、本発明では、二次元導体分布１の全ての周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメント（例えば、図５で説明したアンテナと同じ構成のもの）を用いる。

このように、本発明のアンテナを携帯電話のキーパッドの下部に内蔵することにより、使用者の手の影響によるアンテナ性能劣化を防ぐことができ、携帯電話の電波送受信特性を高めることができる。

図２８に、本発明の第１２の実施形態を示す。

図２９は、本発明のアンテナＡ１３であり、携帯電話２３用のアンテナである。回路基板１１上のアンテナ設置領域２４に、図２４で説明したアンテナＡ９が設けられ、ヒンジ２７の下部に内蔵されている。図２９では、図２４で説明したアンテナＡ９を用いた場合を示しているが、本発明では、二次元導体分布１の全ての周辺に一次元導体分布２ａ，２ｂと一次元空隙分布３ａ，３ｂが交互に配置されたアンテナエレメント（例えば、図５で説明したアンテナと同じ構成のもの）を用いる。

このように、本発明のアンテナを携帯電話のヒンジ部に内蔵することにより、使用者の手の影響によるアンテナ性能劣化を防ぐことができ、携帯電話の電波送受信特性を高めることができる。

本発明の参考となる参考例のアンテナを説明するための構造図である。本発明の参考となる参考例のアンテナを説明するための構造図である。本発明の参考となる参考例のアンテナを説明するための構造図である。本発明のアンテナを説明するための構造図である。本発明のアンテナを説明するための構造図である。本発明のアンテナを説明するための構造図である。本発明のアンテナを説明するための構造図である。本発明のアンテナを説明するための特性図である。本発明のアンテナを説明するための特性図である。本発明に係る第１の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る第１の実施形態を説明するための特性図である。本発明の参考となる参考例を説明するための構造図である。本発明の参考となる参考例を説明するための特性図である。本発明に係る第２の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る作製工程を説明するための流れ図である。本発明に係る第３の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る第４の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る作製工程を説明するための流れ図である。本発明に係る第５の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る作製工程を説明するための流れ図である。本発明に係る第６の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る第７の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る作製工程を説明するための流れ図である。本発明に係る第８の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る作製工程を説明するための流れ図である。本発明に係る第９の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る第１０の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る第１１の実施形態を説明するための構造図である。本発明に係る第１２の実施形態を説明するための構造図である。

符号の説明

１二次元導体分布
２一次元導体分布
３一次元空隙分布
４導体接続部
５導体切断部
６給電部
７オープンスタブ
８ショートスタブ
９結合線路
１０浮遊線路

Claims

同一曲面構造又は同一平面構造のアンテナであって、接地導体となる曲面構造又は平面構造の二次元導体分布の全ての周辺を囲む、複数の一次元導体分布と複数の一次元空隙分布が交互に層構造を構成し、上記一次元導体分布に給電部が接続されていることを特徴とするアンテナ。
上記給電部が上記一次元導体分布と上記二次元導体分布とに接続されている請求項１に記載のアンテナ。
上記一次元導体分布及び上記一次元空隙分布が二層から五層の層構造を構成している請求項１に記載のアンテナ。
上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布、及び上記二次元導体分布からなるアンテナの外形が概ね四角形である請求項１に記載のアンテナ。
上記一次元導体分布及び上記二次元導体分布が一体導体からなる請求項１に記載のアンテナ。
上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布、及び上記二次元導体分布が打ち抜き工程、又はメッキ工程、又はエッチング工程により製造される請求項１に記載のアンテナ。
上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布及び上記二次元導体分布が、リジッド基板、フレキ基板、基台上のいずれかに作製される請求項１に記載のアンテナ。
上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布及び上記二次元導体分布が誘電体シートでラミネートされる請求項１に記載のアンテナ。
上記給電部に同軸ケーブル又はコンタクトピンを用いる請求項１に記載のアンテナ。
同一曲面構造又は同一平面構造のアンテナの製造方法であって、接地導体となる曲面構造又は平面構造の二次元導体分布の全ての周辺を囲む、複数の一次元導体分布と複数の一次元空隙分布が交互する層構造を構成するに際して、上記一次元導体分布、上記一次元空隙分布及び上記二次元導体分布を打ち抜き工程又はメッキ工程或いはエッチング工程により製造し、上記一次元導体分布に給電部を接続することを特徴とするアンテナの製造方法。
請求項４〜９いずれかに記載のアンテナを内蔵したことを特徴とする無線端末。
請求項４〜９いずれかに記載のアンテナを液晶ディスプレイ上部又はキーパッド下部或いはヒンジ部に内蔵したことを特徴とする携帯電話。