JP4414437B2 - 給電結合部と接地面結合部との間に電流値ゼロの部分を含む平面逆ｆ字型アンテナおよび関連する通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ分野に関するものであり、特に平面逆Ｆ字型アンテナ及び関連する通信装置に関するものである。

無線端末のサイズは縮小の一途をたどっており、現在の多くの無線端末は、長さが１１センチメートル未満となっている。相応して、無線端末用の内部アンテナとして利用可能な小型のアンテナに対する関心が高まってきている。例えば、逆Ｆ字型アンテナは、無線端末の分野、特に小型化が進む無線端末の分野にて利用するのに非常に適している。逆Ｆ字型アンテナは、小型で低価格で、機械的な耐性が強い。一般的に、これまでの逆Ｆ字型アンテナは、接地面との間に隙間を持たせて配された導電性の部材を具備していた。典型的な逆Ｆ字型アンテナについては、例えば、米国特許第５，６８４，４９２号および第５，４３４，５７９号に開示されており、それらは全体として本明細書に引用して取り込まれている。

更に、１以上の通信システムを利用できるように、複数の周波数帯域において動作する無線端末が望まれている。例えば、汎欧州移動電話システム（ＧＳＭ）は、８８０ＭＨｚから９６０ＭＨｚといった低周波数帯域で主に動作するデジタル携帯電話システムである。デジタル通信システム（ＤＣＳ）は、１７１０ＭＨｚから１８８０ＭＨｚといった高周波数帯域で主に動作するデジタル携帯電話システムである。加えて、全地球測位システム（ＧＰＳ）あるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）システムは、１．５７５から２．４乃至２．４８ＧＨｚの周波数を利用する。北米において携帯端末用に割り当てられた周波数帯域は、改良型移動電話サービス（ＡＭＰＳ）用の８２４から８９４ＭＨｚと、パーソナル通信サービス方式（ＰＣＳ）用の１８５０から１９９０ＭＨｚである。他の周波数帯域は、他の管轄地域において利用されている。このため、内部アンテナは複数の周波数帯域において動作するものが提供されてきている。

図９は、従来のＰＩＦＡ（平面逆“Ｆ”字型アンテナ）の一例を示すものであり、容量結合１０を有する平面アンテナ形状に供給される中央信号を利用する。一般に云われるように、高周波数帯域の部材は、その端部が、隙間をおいて近接する低周波数帯域の部材の端部に容量的に結合しており、動作時は該アンテナの大部分が放射するようになる。米国特許第６，２２９，４８７号には、無線装置用の同様の構造が開示されており、同文献の内容は、ここに全文を再掲する代わりに、引用によってここに取り込むものとする。
米国特許第５，６８４，４９２号明細書 米国特許第５，４３４，５７９号明細書 米国特許第６，２２９，４８７号明細書

残念ながら、このような構造により２つの部材間の結合部が増加することで、低周波数帯域の部材における帯域が狭まることとなる。更に、寄生的要素のために、適切に動作するための許容できる製造公差が厳しくなり、製造コストの増加を招いている。

キン−リュ ウォン氏は、「無線通信用の平面アンテナ（ウィリー２００３年１月号）」のチャプター１、第４ページ（Ｐｌａｎａｒ Ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈ．１，ｐ．４，（Ｗｉｌｅｙ，Ｊａｎ．２００３））において、２つの周波数の電位放射を取り出すために上端部にパッチを有するＰＩＦＡＳを掲載している。同文献に示すように、図１．２（ｇ）のＰＩＦＡは、複数の屈曲部を備える一方で、２つの部材（第１の部材と第２の部材）間の容量結合が相対的に大きくなるように構成されている。

特定のアンテナ構造は、動作効率が改善されてきている。そのような構造の１つとして、例えば、マッズ セイガーらによる“頭部付近で利用される携帯電話のアンテナの実効効率を向上するための新たな技術”（ＩＥＥＥ２００３）（Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｔｏ Ｉｎｃｒｅａｓｅ Ｔｈｅ Ｒｅａｌｉｚｅｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｏｆ Ａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ｐｌａｃｅｄ Ｂｅｓｉｄｅ Ａ Ｈｅａｄ−Ｐｈａｎｔｏｍ（ＩＥＥＥ２００３））が挙げられ、その開示内容は全体を引用することで本明細書に取り込まれている。セイガーらは、プリント回路基板の背面側に配された、２つの帯域を有するＰＩＦＡアンテナと、該プリント回路基板の表面側に配された寄生放射部について開示している。上記技術にも関わらず、平面アンテナに対する他の要求は依然として残ったままである。

本発明の参考例によれば、平面逆Ｆ字型アンテナは、動作周波数帯域において動作するよう構成されている。当該平面逆Ｆ字型アンテナは、３つのアンテナ部材と、基準電圧結合部と、給電結合部とを備える。第１および第２のアンテナ部材は、少なくとも約３ｍｍの間隔をもって配され、第３のアンテナ部材は、第１および第２のアンテナ部材に接続される。基準電圧結合部と給電結合部は、第１のアンテナ部材上に配され、動作周波数帯域において給電結合部と基準電圧結合部との間の電流値はゼロになる。

給電結合部と基準電圧結合部は、少なくとも約１５ｍｍの間隔をもって配され、第１および第２のアンテナ部材は直線状に平行して配されている。更に、第３のアンテナ部材は、第１および第２のアンテナ部材のそれぞれの端部において、該第１および第２のアンテナ部材と接続されている。更に、給電結合部は、第３のアンテナ部材から離れて配され、基準電圧結合部からの距離よりも長い。第１および第３のアンテナ部材は、約９０度の角度で交差している。

第１のアンテナ部材（給電結合部と基準電圧結合部とを備える）は、第２のアンテナ部材よりも長さが長い。更に、動作周波数帯域は、約１７００ＭＨｚから２５００ＭＨｚの範囲となっている。更に、プリント回路基板は、基準電圧導体およびアンテナ給電導体を備え、基準電圧結合部は、プリント回路基板の基準電圧導体に電気的に接続されている。給電結合部は、アンテナ給電導体に電気的に接続されている。基準電圧結合部は、電気的な短絡部あるいは非ゼロインピーダンスを介して、基準電圧導体に電気的に接続されている。更に、動作周波数帯域は、高周波数帯域および低周波数帯域を含み、高周波数帯域において、給電結合部と基準電圧結合部との間の電流値はゼロになり、低周波数帯域において、給電結合部と基準電圧結合部との間の電流値はゼロにはならない。

本発明の他の参考例によれば、平面逆Ｆ字型アンテナは、導電性のアンテナ部材と、該導電性のアンテナ部材上に配された給電結合部と、該導電性のアンテナ部材上に配された第１および第２の基準電圧結合部とを備える。更に、給電結合部と第１および第２の基準電圧結合部のいずれか一方との間の電気的な距離は、第１および第２の基準電圧結合部間の電気的な距離よりも大きい。

特に、平面逆Ｆ字型アンテナは、動作周波数帯域において動作するよう構成され、給電結合部と、基準電圧結合部の少なくとも１つとの間における導電性アンテナ部材は、動作周波数帯域において電流値がゼロになる。動作周波数帯域としては、例えば、約１７００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの範囲が可能である。さらに、動作周波数帯域には、高周波数帯域も含まれ、平面逆Ｆ字型アンテナは、さらに低周波数帯域において動作するよう構成され、高周波数帯域においては電流値がゼロになり、低周波数帯域においては電流値がゼロにならない。

更に、プリント回路基板は、基準電圧導体とアンテナ給電導体とを備え、第１および第２の基準電圧結合部は、プリント回路基板の基準電圧導体に電気的に接続されており、給電結合部は、アンテナ給電導体に電気的に接続されている。更に、第１および第２の基準電圧結合部の少なくとも１つは、電気的な短絡部あるいは非ゼロインピーダンスを介して基準電圧導体に電気的に接続されている。給電結合部と、第１および第２の基準電圧結合部の少なくとも１つとは、少なくとも約１５ｍｍの電気的距離をもって離れて配されており、かつ／または給電結合部は、第１および第２の基準電圧結合部の少なくとも１つと、少なくとも約１０ｍｍの電気的距離をもって離れて配されている。

特定の参考例において、導電性のアンテナ部材は第１、第２および第３のアンテナ部材を備える。第１および第２のアンテナ部材は離れて配され、第３のアンテナ部材は、第１および第２のアンテナ部材間において接続されている。更に、給電結合部と第１および第２の基準電圧結合部は、第１および第２の基準電圧結合部間に給電結合部を有する第１の部材上に配されている。導電性アンテナ部材は、更に、第１のアンテナ部材に接続された第４のアンテナ部材を備え、第４のアンテナ部材は、給電結合部に近接して第１のアンテナに接続されている。

本発明の実施形態において、アンテナ部材は、アンテナベースと第１および第２のアンテナ部材とを備える。給電結合部と第１および第２の基準電圧結合部は、アンテナベース上に配されている。第１の部材は、第１の基準電圧結合部近傍のアンテナベースから伸長しており、第２の部材は、給電結合部近傍のアンテナベースから伸長している。

更に本発明の他の実施形態によれば、通信装置は、トランシーバと平面逆Ｆ字型アンテナとを備える。トランシーバは、動作周波数帯域において無線通信の送信および／または受信を行うよう構成されており、トランシーバは、基準電圧給電部とトランシーバ給電部とを備える。平面逆Ｆ字型アンテナは、動作周波数帯域において動作するよう構成され、該平面逆Ｆ字型アンテナは、第１および第２のアンテナ部材を備え、該第１および第２のアンテナ部材は、少なくとも約３ｍｍ離れて配されている。第３のアンテナ部材は、第１および第２のアンテナ部材に接続され、基準電圧結合部と給電結合部は、第１のアンテナ部材上に配されている。平面逆Ｆ字型アンテナの基準電圧結合部は、トランシーバの基準電圧給電部に接続されており、給電結合部は、トランシーバ給電部に接続されている。給電結合部と基準電圧結合部との間の動作周波数帯域における電流値はゼロになる。

本発明の更に他の実施形態によれば、通信装置は、トランシーバと平面逆Ｆ字型アンテナとを備える。トランシーバは、動作周波数帯域において無線通信の送信および／または受信を行うよう構成されており、トランシーバは、基準電圧給電部とトランシーバ給電部とを備える。平面逆Ｆ字型アンテナは、導電性のアンテナ部材と、該導電性のアンテナ部材上に配された給電結合部とを備え、該給電結合部は、トランシーバ給電部に接続される。該アンテナは、導電性のアンテナ部材上に配された第１および第２の基準電圧結合部を更に備え、該第１および第２の基準電圧結合部は、トランシーバの基準電圧給電部に接続されている。更に、給電結合部と第１および第２の基準電圧結合部の一方との間の電気的な距離は、第１および第２の基準電圧結合部間の電気的な距離よりも大きい。

本発明の参考例または実施形態が示された添付の図面を参照しながら、本発明の詳細について以下に説明する。しかしながら、本発明は、他の方法により実施されてもよく、以下に示す実施形態に限定して解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、発明の開示を完全かつ十分に行い、当業者に本発明の意図が十分に伝わるようにしたものである。図面において、様々な部材の寸法は、明確化のために強調して示している。部材が他の部材に“結合されている”あるいは“接続されている”と記載している場合、当該部材が、当該他の部材に直接的に結合あるいは接続されている場合と、介在物がある場合とがあることは言うまでもない。同様にある部材が他の部材の“上”に存在すると記載している場合は、他の部材の“上”に直接存在する場合と介在物がある場合とがある。同様の番号は、同様の部材を示している。本明細書では、実施形態における所定の部材を記述するために、“側面”、“前面”、“背面”、“上面”および／または“底面”などのような相対的な語を用いている。このような相対的な語は、図面を参照する場合、利便性や明確性のために用いたものであり、当該記述された部材が図面に示すような関係でのみ配されうるといった意味に理解されるべきではない。

本発明の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナを図１ａ〜ｃに示す。同図に示すように、平面逆Ｆ字型アンテナ１０１は、第１のアンテナ部材１０３と、第２のアンテナ部材１０５と、第３のアンテナ部材１０７と、基準電圧結合部１０８と、給電結合部１０９とを備える。特に、第１および第２のアンテナ部材１０３、１０５は、少なくとも約３ｍｍ離れて配されており、第３のアンテナ部材１０７は、第１および第２のアンテナ部材１０３、１０５の間に接続されている。更に、基準電圧結合部１０８と給電結合部１０９は、第１のアンテナ部材１０３上に配されている。更に、平面逆Ｆ字型アンテナ１０１は、１または複数の動作周波数帯域において動作するよう構成されており、動作周波数帯域において、基準電圧結合部１０８と給電結合部１０９との間の電流値は、ゼロになる。特に、ＰＩＦＡアンテナ１０１上に配された基準電圧結合部１０８と給電結合部１０９は、少なくとも約１５ｍｍ離れて配されている。

本発明の特定の参考例によれば、第１のアンテナ部材１０３は、長さ４０ｍｍ、幅７ｍｍであり、第２のアンテナ部材１０５は、長さ５０ｍｍ、幅７ｍｍであり、第１および第２のアンテナ部材１０３、１０５は、２６ｍｍ離れて配されている。更に、第３のアンテナ部材１０７は、第１および第２のアンテナ部材１０３、１０５の間にあり、長さが２６ｍｍであり、第３のアンテナ部材は、幅１５ｍｍである。

図１ａ〜ｃに更に示すように、平面逆Ｆ字型アンテナ１０１は、基準電圧結合部１０８および給電結合部１０９を介して、プリント回路基板１１１に接続されている。特に、トランシーバ１１５は、１または複数の結合した、または別個の電子装置としてプリント回路基板１１１上に配されている。トランシーバ１１５は、動作周波数帯域において無線通信を送信および／または受信するよう構成され、該トランシーバは、基準電圧給電部とトランシーバ給電部とを備える。プリント回路基板１１１の導電部は、平面逆Ｆ字型アンテナの基準電圧結合部１０８と、トランシーバ１１５の基準電圧給電部との間を電気的に結合している。

特に、プリント回路基板１１１内の導電層は、基準電圧導体（接地面等）を備え、平面逆Ｆ字型アンテナの基準電圧結合部１０８およびトランシーバの基準電圧結合部は、ともにプリント回路基板１１１の基準電圧導体に接続される。プリント回路基板１１１の付加的な導電部は、平面逆Ｆ字型アンテナの給電結合部１０９とトランシーバ給電部との間に給電導体を備える。トランシーバ１１５は、プリント回路基板１１１上に配するように図示しているが、トランシーバ１１５の一部または全部がプリント回路基板１１１から離れて配され（例えば、他のプリント回路基板上に配され）、該プリント回路基板１１１と電気的に接続するようにしてもよい。更に、付加的な電子装置（トランシーバ１１５を除く）がプリント回路基板１１１上に配されていてもよい。

更に、ＰＩＦＡアンテナ１０１の基準電圧結合部１０８は、電気的な短絡部を介して、プリント回路基板１１１の基準電圧導体に電気的に接続することができる。他の参考例において、ＰＩＦＡアンテナ１０１の基準電圧結合部１０８は、キャパシタンスやインダクタンス、および／またはレジスタンス等の非ゼロインピーダンスを介してプリント回路基板１１１の基準電圧導体に電気的に接続される。例えば、インピーダンス要素は、プリント回路基板にハンダ付けされ、ＰＩＦＡアンテナ１０１の基準電圧結合部１０８とプリント回路基板１１１の基準電圧導体との間に電気的に接続される別個のインピーダンス要素として提供されうる。これにより、１または複数のインピーダンス要素がＰＩＦＡアンテナ１０１の同調をとるために利用されうる。

他の参考例において、基準電圧結合部１０８の構造および／またはプリント回路基板の導電層は、インピーダンス要素を提供する。更に他の参考例において、インピーダンス要素は、プリント回路基板の基準電圧導体とトランシーバ１１５の基準電圧結合部との間に配される。更なる参考例として、あるいは他の参考例において、ＰＩＦＡアンテナ１０１は、ＰＩＦＡアンテナ１０１の給電結合部１０９とトランシーバ給電部との間にインピーダンス要素が配されることにより同調をとっている。

図１ａ〜ｃに示すように、第１および第２のアンテナ部材１０３および１０５は、直線状に平行して配されている。更に、第３のアンテナ部材１０７は、第１および第２のアンテナ部材の端部において、第１および第２のアンテナ部材１０３、１０５に接続されている。更に、給電結合部１０９は、基準電圧結合部１０８よりも第３のアンテナ部材からより離れた位置に配されており、第１および第３のアンテナ部材１０３および１０５は、約９０度の角度をなしている。また、第１のアンテナ部材１０３は、第２のアンテナ部材１０５よりも長い。

例えば、ＰＩＦＡアンテナ２０１の動作周波数帯域は、約１７００ＭＨｚから２５００ＭＨｚの範囲である。更に、平面逆Ｆ字型アンテナ１０１は、高周波数帯域および低周波数帯域において通信動作するよう構成され、高周波数帯域における通信動作中は、基準電圧結合部１０８と給電結合部１０９との間の電流値はゼロになる。一方で、低周波数帯域における通信動作中は、基準電圧結合部１０８と給電結合部１０９との間の電流値は、ゼロにならない。一例として、ＰＩＦＡアンテナ１０３は、セル帯域（約８２４ＭＨｚから約８９４ＭＨｚ）のような低周波数帯域において無線通信を行う携帯端末において利用され、さらに、パーソナル通信サービス方式ＰＣＳ帯域（約１８５０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚ）やユニバーサル移動電話システムＵＭＴＳ帯域（約１９００ＭＨｚから約２２００ＭＨｚまでの周波数を含む）、および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）帯域（約２４００ＭＨｚから約２４８５ＭＨｚ）のような高周波数帯域において無線通信を行う携帯端末において利用される。上述したように、高周波数のＰＣＳ、ＵＭＴＳ、および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）帯域において通信する場合、電流値はゼロになり、低周波数のセル帯域において通信する場合、電流値はゼロにならない。

図１ａ〜１ｃにおいては、基準電圧結合部１０８が１つのみ図示されているが、本発明の参考例において、追加の基準電圧結合部が配されてもよいことは理解されよう。例えば、第２の基準電圧結合部が、第１のアンテナ部材１０３上に配され、給電結合部１０９が第１と第２の基準電圧結合部との間に位置するようにしてもよい。更に、インピーダンス要素（キャパシタ、インダクタ、および／またはレジスタなど）および／またはスイッチが、プリント回路基板１１１の基準電圧導体と、ＰＩＦＡアンテナの基準電圧結合部の一方または両方との間に、直列に配されていてもよい。更に、図１ａ〜ｃのＰＩＦＡアンテナ上に、付加的なアンテナ部材が配されていてもよい。例えば、第４のアンテナ部材が給電結合部１０９近傍の第１のアンテナ部材１０３から、第２のアンテナ部材１０５に向かって伸長していてもよい。

本発明の他の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）を図２ａ〜ｃに示す。図２ａ〜ｃに示すように、平面逆Ｆ字型アンテナ２０１は、給電結合部２０９と第１および第２の基準電圧結合部２０８および２１０とを備える。特に、給電結合部２０９と、第１および第２の基準電圧結合部２０８および２１０のいずれか一方との間の電気的な距離は、第１の基準電圧結合部２０８と第２の基準電圧結合部２１０との間の電気的な距離よりも大きい。ここでいう電気的な距離という語は、２点間における最短の電流経路をいう。

更に、平面逆Ｆ字型アンテナ２０１は、１またはそれ以上の動作周波数帯域において動作するよう構成され、動作周波数帯域において、給電結合部２０９と、基準電圧結合部２０８および２１０の少なくとも一方との間において平面逆Ｆ字型アンテナ上の電流値がゼロになる。本発明の特定の参考例によれば、給電結合部２０９と基準電圧結合部２０８および２１０の両方との間において、ＰＩＦＡアンテナ上の電流値はゼロになる。

図２ａ〜ｃに更に示すように、ＰＩＦＡアンテナ２０１は、第１、第２および第３のアンテナ部材２０３、２０５、２０７を備え、第１および第２のアンテナ部材は離れて配され、第３のアンテナ部材は、第１および第２のアンテナ部材の間に接続されている。更に、給電結合部２０９と第１および第２の基準電圧結合部２０８および２１０とは、第１のアンテナ部材２０３上に配されている。更にＰＩＦＡアンテナ２０１は、給電結合部２０９近傍の第１のアンテナ部材２０３から第２のアンテナ部材２０５に向かって伸長する第４のアンテナ部材２２１を備える。

本発明の特定の参考例において、第１のアンテナ部材２０３は、長さ４０ｍｍで幅７ｍｍであり、第２のアンテナ部材２０５は、長さ５０ｍｍで幅７ｍｍであり、第１および第２のアンテナ部材２０３および２０５は、２６ｍｍ離れて配されている。更に、第３のアンテナ部材２０７は、第１および第２のアンテナ部材２０３および２０５の間において長さが２６ｍｍであり、第３のアンテナは幅１５ｍｍである。更に、第４のアンテナ部材２２１は、長さ１５ｍｍで幅７ｍｍである。

更に図２ａ〜ｃに示すように、平面逆Ｆ字型アンテナ２０１は、基準電圧結合部２０８および給電結合部２０９を介して、プリント回路基板２１１に接続されている。特に、トランシーバ２１５は、プリント回路基板２１１上において、１つまたは複数の一体化したまたは別体の電子装置として配されている。トランシーバ２１５は、動作周波数帯域において、無線通信を送信および／または受信するよう構成されており、当該トランシーバは、基準電圧給電部およびトランシーバ給電部を備える。プリント回路基板２１１の導電性の部分は、平面逆Ｆ字型アンテナの基準電圧結合部２０８および２１０と、トランシーバ２１５の基準電圧給電部との間を電気的に接続する。

特に、プリント回路基板２１１内部の導電層は、基準電圧導体（接地面など）を備え、平面逆Ｆ字型アンテナの基準電圧結合部２０８とトランシーバの基準電圧給電部は、ともにプリント回路基板２１１上の基準電圧導体に接続されている。プリント回路基板２１１の付加的な導電部分が平面逆Ｆ字型アンテナの給電結合部２０９とトランシーバ給電部との間に給電導体を形成してもよい。トランシーバ２１５は、プリント回路基板２１１上に示されているが、トランシーバ２１５の一部または全部が、プリント回路基板２１１から離れて（例えば、他のプリント回路基板上に）配され、該プリント回路基板２１１と電気的に接続されていてもよい。更に、（トランシーバ２１５以外の）補助的な電子装置がプリント回路基板２１１上に配されていてもよい。

更に、ＰＩＦＡアンテナ２０１の基準電圧結合部２０８と２１０それぞれが、プリント回路基板２１１の基準電圧導体に電気的な短絡部を介して電気的に直接接続されていてもよい。代わりに、基準電圧結合部２０８と２１０の一方または両方が、キャパシタンス、インダクタンス、および／またはレジスタンスなどのインピーダンス要素を介して、プリント回路基板２１１の基準電圧導体に電気的に接続されていてもよい。例えば、インピーダンス要素は、プリント回路基板にハンダ付けされ、ＰＩＦＡアンテナ２０１の基準電圧結合部２０８および２１０の一方または両方と、プリント回路基板２１１の基準電圧導体との間に電気的に接続された別々のインピーダンス要素として提供されうる。これにより、１またはそれ以上のインピーダンス要素がＰＩＦＡアンテナ２０１を同調をとるのに利用される。

他の参考例においては、基準電圧結合部２０８および２１０の一方または両方および／またはプリント回路基板上の導電層の幾何学的性質によりインピーダンス要素が決まってくる。更なる他の参考例においては、インピーダンス要素は、プリント回路基板の基準電圧導体とトランシーバ２１５の基準電圧給電部との間に配される。更なる参考例として、あるいは代わりの参考例として、ＰＩＦＡアンテナ２０１は、ＰＩＦＡアンテナ２０１の給電結合部２０９とトランシーバ給電部との間にインピーダンス要素を配することにより同調をとるようにしてもよい。

例えば、ＰＩＦＡアンテナ２０１の動作周波数帯域は、約１７００ＭＨｚから２５００ＭＨｚの範囲内であってもよい。更に、平面逆Ｆ字型アンテナ２０１は、高周波数帯域および低周波数帯域において通信動作するよう構成され、高周波数帯域において通信動作中は、給電結合部２０９と基準電圧結合部２０８および２１０のそれぞれとの間の電流値はゼロになる。一方、低周波数帯域において通信動作中は、給電結合部２０９と基準電圧結合部２０８および２１０のいずれかとの間の電流値はゼロにならない。一例として、ＰＩＦＡアンテナ２０１は、セル帯域（約８２４ＭＨｚから約８９４ＭＨｚ）などの低周波数帯域において無線通信を行ったり、パーソナル通信サービス方式における帯域（約１８５０ＭＨｚから約１９９０ＭＨｚ）などの高周波数帯域において無線通信を行ったり、ユニバーサル移動電話システムにおける帯域（約１９００ＭＨｚから約２０００ＭＨｚまでの周波数を含む）において無線通信を行ったり、および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の帯域（約２４００ＭＨｚから約２４８５ＭＨｚ）において無線通信を行ったりする携帯端末において利用可能である。上述のように、高周波数であるＰＣＳの帯域、ＵＭＴＳの帯域および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の帯域のうちの１または１以上の帯域において通信を行う場合、電流値はゼロとなるが、低周波数であるセル帯域において通信を行う場合には、電流値はゼロにはならない。

更に、給電結合部２０９と、第１と第２の基準電圧結合部２０８、２１０の少なくとも１つとは、少なくとも約１５ｍｍの電気的距離をもって離れて配されている。また、給電結合部２０９は、第１および第２の基準電圧結合部のいずれかと少なくとも約８ｍｍの電気的距離をもって離れて配されている。

本発明の実施形態にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（“ＰＩＦＡ”）を図３ａからｃに示す。図３ａからｃに示すように、ＰＩＦＡアンテナ３０１は、給電結合部３０９と、第１及び第２の基準電圧結合部３０８、３１０とを備える。特に、給電結合部３０９と第１および第２の基準電圧結合部３０８、３１０のいずれか一方との間の電気的な距離は、第１と第２の基準電圧結合部３０８と３１０との間の電気的な距離よりも短い。更に、平面逆Ｆ字型アンテナ３０１は、動作周波数帯域において動作するよう構成され、該複数の動作周波数帯域の少なくとも１つにおいて、給電結合部３０９と第１および第２の基準電圧結合部３０８、３１０の少なくとも１つとの間のＰＩＦＡアンテナ上の電流値はゼロになる。本発明の特定の実施形態によれば、給電結合部３０９と、基準電圧結合部３０８、３１０のうちの１つまたは両方との間のＰＩＦＡアンテナ上の電流値はゼロになる。

更に図３ａからｃに示すように、ＰＩＦＡアンテナ３０１は、アンテナベース３０３と、基準電圧結合部３０８近傍のアンテナベース３０３から伸長する第１の直線部材３０５と、給電結合部３０９近傍のアンテナベース３０３から伸長する第２の直線部材３０７とを備える。特に、アンテナベース３０３は、給電結合部３０９と第１および第２の基準電圧結合部３０８、３１０をそれぞれ異なる頂点とする長方形をなしている。アンテナベース３０３は、本明細書では開口部３０４を有するものとして示されているが、開口部は不可欠ではない。図面に示すように、第１の直線アンテナ部材３０５は、基準電圧結合部３０８近傍においてアンテナベース３０３に接続されており、第２の直線アンテナ部材３０７は、給電結合部３０９近傍においてアンテナベース３０３に接続されている。更に、第１のアンテナ部材３０５は、第２のアンテナ部材３０７よりも相対的に短くてもよい。

本発明の特定の実施形態によれば、アンテナベース３０３は、長さ３５ｍｍ（基準電圧結合部３０８から給電結合部３０９まで）で、幅８ｍｍ（給電結合部３０９から基準電圧結合部３１０まで）である。アンテナ部材３０５は、長さ１６ｍｍ、幅２ｍｍで、アンテナ部材３０７は、長さ５５ｍｍ、幅２ｍｍである。第１および第２のアンテナ部材３０５および３０７は、３２ｍｍの距離をもって配されている。

更に、図３ａからｃに示すように、平面逆Ｆ字型アンテナ３０１は、基準電圧結合部３０８および３１０と給電結合部３０９とを介してプリント回路基板３１１に接続されている。特に、トランシーバ３１５は、プリント回路基板３１１上に１つまたは複数の一体化されたまたは別個の電子装置として提供される。トランシーバ３１５は、動作周波数帯域において無線通信の送信および／または受信を行うよう構成され、トランシーバは、基準電圧給電部とトランシーバ給電部を備える。プリント回路基板３１１の導電性の部分は、平面逆Ｆ字型アンテナの基準電圧結合部３０８および３１０とトランシーバ３１５の基準電圧給電部との間を電気的に接続する。

特に、プリント回路基板３１１内の導電層は、（接地面などの）基準電圧導体を提供し、平面逆Ｆ字型アンテナの基準電圧結合部３０８とトランシーバの基準電圧給電部は、ともにプリント回路基板３１１の基準電圧導体に接続されている。プリント回路基板上の付加的な導電性部分は、平面逆Ｆ字型アンテナの給電結合部３０９とトランシーバ給電部との間の給電導体を提供する。トランシーバ３１５は、プリント回路基板３１１上に示されているが、トランシーバ３１５の一部または全部が、プリント回路基板から離れて（例えば、他のプリント回路基板上に）配され、プリント回路基板３１１と電気的に接続されていてもよい。更に、（トランシーバ３１５以外の）補助的な電子装置がプリント回路基板上に配されていてもよい。

更に、ＰＩＦＡアンテナ３０１の基準電圧結合部３０８と３１０それぞれが、プリント回路基板３１１の基準電圧導体に電気的な短絡部を介して電気的に直接接続されていてもよい。他の実施形態においては、ＰＩＦＡアンテナ３０１の基準電圧結合部３０８および３１０の一方または両方が、キャパシタンスやインダクタンス、および／またはレジスタンスなどのインピーダンス要素を介してプリント回路基板３１１の基準電圧導体に電気的に接続されている。例えば、インピーダンス要素は、プリント回路基板にハンダ付けされ、ＰＩＦＡアンテナの基準電圧結合部３０８および３１０の一方または両方と、プリント回路基板３１１の基準電圧導体との間において電気的に接続された別々のインピーダンス要素として提供されうる。これにより、１またはそれ以上のインピーダンス要素がＰＩＦＡアンテナ３０１の同調をとるのに利用される。

他の実施形態において、基準電圧結合部３０８および３１０の一方または両方および／またはプリント回路基板上の導電層の幾何学的性質によりインピーダンス要素が決まってくる。更に他の実施形態において、インピーダンス要素は、プリント回路基板の基準電圧導体とトランシーバ３１５の基準電圧給電部との間に配される。更なる実施形態として、あるいは代わりの実施形態として、ＰＩＦＡアンテナ３０１は、ＰＩＦＡアンテナ３０１の給電結合部３０９とトランシーバ給電部との間にインピーダンス要素を配することにより同調をとるようにしてもよい。例えば、基準電圧結合部３１０は、プリント回路基板の基準電圧導体に容量的に接続し、高い動作周波数帯域において帯域幅をひろげるようにしてもよい。

例えば、ＰＩＦＡアンテナ３０１の動作周波数帯域は、約１７００ＭＨｚから２５００ＭＨｚの範囲内であってもよい。更に、平面逆Ｆ字型アンテナ３０１は、高周波数帯域および低周波数帯域において通信動作するよう構成され、高周波数帯域において通信動作中は、給電結合部３０９と基準電圧結合部３０８および３１０のうちの一方または両方との間の電流値はゼロになる。所定の実施形態によれば、高周波数帯域において通信動作中は、給電結合部３０９と基準電圧結合部３０８との間（給電結合部３０９と基準電圧結合部３１０との間ではなく）は電流値がゼロになる。一方、低周波数帯域において通信動作中は、給電結合部３０９と基準電圧結合部３０８および３１０のいずれかとの間の電流値はゼロにならない。一例として、ＰＩＦＡアンテナ３０１は、セル帯域（約８２４ＭＨｚから約８９４ＭＨｚ）などの低周波数帯域において無線通信を行ったり、パーソナル通信サービス方式における帯域（約１８５０ＭＨｚから約１９９０ＭＨｚ）などの高周波数帯域において無線通信を行ったり、ユニバーサル移動電話システムにおける帯域（約１９００ＭＨｚから約２２００ＭＨｚまでの周波数を含む）において無線通信を行ったり、および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（当力商標）の帯域（約２４００ＭＨｚから約２４８５ＭＨｚ）において無線通信を行ったりする携帯端末において利用可能である。上述のように、高周波数であるＰＣＳの帯域、ＵＭＴＳの帯域および／またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の帯域のうちの１または１以上の帯域において通信を行う場合、電流値はゼロとなるが、低周波数のセル帯域において通信を行う場合には、電流値はゼロにはならない。

更に、給電結合部３０９と第１および第２の基準電圧結合部３０８および３１０の少なくとも１つとは、少なくとも約１５ｍｍの電気的距離をもって離れて配されている。また、給電結合部３０９は、第１の基準電圧結合部３０８と約１０ｍｍの電気的距離をもって離れて配されている。

マルチバンドモノポールアンテナは、通信装置の接地面から十分に離れて配置する必要がある。平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）構造は、高周波数帯域（例えば、約１７００ＭＨよりも高い帯域）において約１０％から１５％広い帯域を有している。ＰＩＦＡアンテナは、電話機本体に内蔵することができ、および／またはＰＩＦＡアンテナからの大部分の放射が、ユーザの耳にあてたときに、実質的にユーザから離れていく方向に向かうという利点がある。

給電結合部と接地面結合部とが離れて配されたＰＩＦＡアンテナ構造は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上の電流のピーク値を分散できるため、結果的に放射レベルのピーク値が下がるという利点がある。現在用いられている多くのＰＩＦＡアンテナは、給電結合部と接地面結合部との間に２から８ｍｍ程度の隙間が設けられている。携帯電話用のアンテナとしての望ましい特性は、携帯電話のハウジング内に破損することなく、かつ／またはより安い費用で収容され、携帯電話全体の小型化のためにアンテナ寸法が小さく、能力および／または増幅率が高く、使用時にユーザから離れる方向に放射し、アンテナの上に人の指や手が置かれても簡単に離調することがなく、携帯電話が直立した状態では、ほぼ垂直に偏波することである。

内蔵される多くのＰＩＦＡアンテナにおいて、該アンテナの給電結合部は、約３ｍｍから６ｍｍの隙間をもって接地面結合部に隣接して配されている。そのようなＰＩＦＡアンテナは、相対的に指向性があり、相対的に高い増幅率を有する。しかしながら、３ｍｍから６ｍｍの隙間があるため、当該アンテナの場合、アンテナ上に配された携帯電話のハウジングに指や手が置かれた場合などには、簡単に離調してしまう。離調した場合、ユーザの指／手による吸収損失のほか、電圧定常波比（ＶＳＷＲ）応答の不整合に起因して、複数の周波数帯域においてゲインのデシベル値が下がることとなる。（ノキア製のモデル３２１０および７２１０などの）携帯電話は、給電結合部と接地面結合部との間が６ｍｍ以上あり、これにより高いゲインが得られており、ユーザからより離れる方向に向かう傾向があり、および／または離調が起こりにくいようになっている。更に、結合部は、高周波数帯域において共振するように、各低周波数帯域を励振するのに用いられる。

多数のＰＩＦＡアンテナは、低周波数帯域および高周波数帯域の両方において、１／４波長放射器として動作する。図４ａからｃに示すように、これらのアンテナは分岐した放射部４０１を備え、該放射部４０１は接地面結合部４０５を有するＲＦ給電部４０３を備え、該接地面結合部４０５は、、該放射部４０１の一端に接して配されている。図４ａからｃのＰＩＦＡアンテナは、更に低周波数帯域用の部材４０８と高周波数帯域用の部材４０９とを備える。

ＰＩＦＡアンテナは、低周波数帯域における１／４波長共振器として動作し、１／２波長放射部の動作に似た高周波数帯域を放射する構造を備える。１／２波長で動作することで、より高いゲインが得られ、かつ１／２波長のアンテナよりもユーザに起因する性能低下を少なくすることができる。

ＰＩＦＡアンテナ４０１の高周波数帯域用の部材４０９を、１／２波長に対して長くした場合（あるいはより長くした場合）、インピーダンスマッチが低下し、アンテナは比較的高帯域な周波数（例えば、１７００ＭＨｚより高い周波数）においては、もはや機能しなくなる。高帯域における動作は、２つの部材の交差位置において接地面結合部を固定し、他のアンテナ部材に沿ってＲＦ接続部と分離することによって、改善される。結果として、ＲＦ給電部を有する部材は、高帯域部材に対応するインピーダンスマッチを提供する。（１組のキャパシタおよび分流インダクタまたは、１組のインダクタと分流キャパシタンスなどの）マッチング用の２つの構成要素は、高インピーダンスアンテナにマッチするように利用される。ＲＦ給電部が移動することにより、マッチング用の構成要素は、不要となる。更に、部材の寸法や給電部の位置を調整することにより、追加的な帯域幅を実現することができる。

本発明の実施形態によれば、ＰＩＦＡアンテナは、少なくとも２つの部材を備え、部材（または部材の組み合わせ）による放射構造は、動作周波数での１／２波長（またはそれ以上）に相当する。互いに直交し、距離をおいて配された部材を用いて、部材間の結合部を削減することができる。更に、接地面結合部は、２つの部材の接合部（またはその近傍）に配され、接地面結合部のこの配置により、部材間の接合部が低インピーダンスかつ高放射電流となる。ＲＦ給電部の結合部は、他のアンテナ部材に沿って接地面結合部から離れて配置されている。給電部と接地面結合部をこのように配置することにより、ＰＩＦＡアンテナのインピーダンスマッチのよりよい調整が可能となる。例えば、部材の反対側端部から離れて配された給電部の結合部を有することで、付加的な帯域が実現されうる。給電部の結合部を超えて伸長する部材の一部は、当該要素の領域および／または長さを調整することにより、容易に同調可能な追加的なマッチングを供給することができる。

本発明の他の実施形態によれば、給電部の結合部と接地面の結合部は、特定の距離をもって配されている。１から２ＧＨｚの周波数用に設計されたＰＩＦＡアンテナにおいては、間隔は２から７ｍｍである。本発明の実施形態にかかるＰＩＦＡアンテナにおいて、給電部の結合部と接地面結合部との間隔は、約２０ｍｍから４０ｍｍまたはそれ以上である。本発明の実施形態によっては、当該間隔を変えることで、高周波数帯域の周波数において電流値がゼロになるとともに、給電結合部および接地面結合部の電流が、相対的に広い帯域にわたって９０度未満の位相のずれを起こすため（例えば、給電部結合部から流れ込み、接地面結合部から流れ出す）、追加的な帯域を生成する。実施形態によっては、分岐部材が給電結合部と接地面結合部との間において接続され、追加的な帯域を実現する。

本発明の実施形態によれば、ＰＩＦＡアンテナの上面をユーザが指で触れることにより生じる“離調”により、当該アンテナの抵抗値は５０オーム近くになり、周波数の４つの帯域（例えば、約８２４ＭＨｚから約８９４ＭＨｚにおけるセル帯域と、約１８５０ＭＨｚから約１９９０ＭＨｚにおけるＰＣＳ帯域と、約１９００ＭＨｚから２２００ＭＨｚの周波数を含むＵＭＴＳ帯域と、および／または約２４００ＭＨｚから２４８５ＭＨｚのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）帯域）にわたって、結果として２：１以上の電圧定在波比応答となり、高周波数帯域では指がどこに触れられたかにはほとんど無関係になる。

本発明の他の参考例において（例えば、図７ａ〜ｃに示すように）、ユーザに向かう放射は低減できる（ユーザから離れる方向に比べて４〜６ｄＢ低い）。他の参考例において（例えば、図８ａ〜ｂに示すように）、ゲインはより等方的となる。給電結合部と接地面結合部とが離れて配されることで、電流のピーク値がより広い範囲に分散し、携帯無線電話のようなアプリケーションにおいて、ユーザの頭部に近づけた場合でも、よりよい性能が発揮される。更に他の参考例において（例えば、図８ａ〜ｂに示すように）、ＰＩＦＡアンテナ部は、バッテリーパックの近傍に配され、他の製品と同様にアンテナに見合ったサイズとなるように形作られる。

本発明の参考例にかかる複数帯域のＰＩＦＡアンテナ５０１は、図５ａに示すとおりであり、図５ａのアンテナ用にシミュレーションしたＶＳＷＲ応答および電流分布は、図５ｂおよび５ｃにそれぞれ示すとおりである。本発明の特定の参考例によれば、図５ａのＰＩＦＡアンテナは、約５１．７ｍｍ×３６．５ｍｍ×７ｍｍの寸法を有する。さらに、図５ａのアンテナ５０１は、第１の部材５０７と第２の部材５０９とを備え、それらの間に第３の部材５１１を有する。更に、接地面結合部５０３は、第１および第３の部材５０７および５１１の交差位置近傍に配され、接地面結合部５０３は、第３の部材５１１の幅に対して中央付近に配される。接地面結合部５０３を、第１の部材５０７と第３の部材５１１との直交する交差位置近傍に配し、かつ給電結合部を図示のように第１の部材５０７上に配することで、給電結合部と接地面結合部との間がかなりの間隔となり、低周波数帯域における帯域および／またはゲインに影響を与えることがなくなる。接地面結合部５０３は、接地面５１５に接続され、該接地面５１５は、図５ａに示すよりも更に伸びていてもよい。

図５ｂおよび５ｃのグラフは、ＰＩＦＡアンテナがプリント回路基板から約７ｍｍ離れて配された場合の、図５ａのＰＩＦＡアンテナ５０１に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーションを示している。図５ｂは、ユーザの指が触れられていない場合のＶＳＷＲ応答を示し、図５ｃはＰＩＦＡアンテナ５０１上にユーザの指が触れられている場合のＶＳＷＲ応答を示している。更に、図５ｂおよび５ｃの８２４ＭＨｚ、８９４ＭＨｚ、１８５０ＭＨｚ、２７００ＭＨｚ上には、マーカが付されている。

図５ｂに示すように、例示した構造によれば、セル帯域（８２４〜８９４ＭＨｚ）では、５：１よりも小さいＶＳＷＲ応答となり、１８５０〜２７００ＭＨｚ（ＰＣＳ、ＷＣＤＭＡ、ブルートゥース、および／または追加的な帯域幅が含まれる）では、４：１よりも小さいＶＳＷＲ応答となる。更に、ユーザの指が触れられることで（ユーザが電話を持った場合に通常触れる位置）、ＶＳＷＲ応答は、高帯域周波数では（例えば、１７００ＭＨｚよりも大きな周波数に対して）２．５：１よりもよくなる。結果として、アンテナの不整合に伴う損失は、０．９ｄＢより小さくなる。この結果、高周波数における１つの帯域（例えば、約７％の帯域幅を提供する１８５０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの帯域）のみをカバーするアンテナと同等となる。更に、携帯電話用に現在用いられているアンテナは一般に、ユーザの指がアンテナに触れた場合に簡単に離調し、結果的に、ＶＳＷＲ応答が６：１かそれ以上になってしまう。図５ａのＰＩＦＡアンテナ構造において、物理的に長い、高周波数帯域共振器を用いることにより、離調が減り、ＶＳＷＲ応答が高周波数帯域の大半に対して、３：１を下回ることとなる。これにより、現行の設計でも、不整合による損失が２．５ｄＢまたはそれ以上改善される。

図５ｃに示すように、接地面結合部５０３と給電結合部５０５との間の電流値がゼロになる。このような電流値ゼロおよび低周波数帯域部材上に発生する共振とにより、高周波数帯域における３０％以上の帯域幅を実現できる。典型的なパッチアンテナおよびＰＩＦＡアンテナは、４：１かそれより低いＶＳＷＲ応答に対して、おおよそ１０％の帯域幅を有している。更に、接地面を選択的に除去することにより、更に広い帯域幅が実現される。

本発明の参考例にかかるＰＩＦＡアンテナは、例えば、複数の周波数に対応するクラムシェル型の無線電話に適している。特に、本発明の参考例にかかるＰＩＦＡアンテナは、低周波数帯域通信（例えば、約８２４ＭＨｚから約８９４ＭＨｚにおけるセルラー帯域）と高周波数帯域通信（例えば、約１８５０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚまでのＰＣＳ帯域、約１９００ＭＨｚから約２２００ＭＨｚまでの周波数を含むＵＭＴＳ帯域、および／または約２４００ＭＨｚから約２４８５ＭＨｚまでのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）帯域）の両方の利用に適している。更に、電話の上面近くの接地面のいくつかを除去することにより、図５ａのアンテナが、ＤＣＳ（約１７１０ＭＨｚから約１８５０ＭＨｚ）を含む、他の帯域において動作するようにすることも可能である。本発明の他の参考例は、更に、これらの帯域のすべてをカバーするように同調をとることもできる。図５ｄおよび図５ｅは、２ＧＨｚにおいて、図５ａのＰＩＦＡアンテナについてシミュレーションした電流パターンを示している。

図５ｆおよび５ｇは、図５ａのＰＩＦＡアンテナと同様のＰＩＦＡ構造についてシミュレーションした、電流密度を示している。図５ｆおよび５ｇに示すように、本発明の参考例にかかるＰＩＦＡアンテナ構造は、第１のアンテナ部材５０７’と、第２のアンテナ部材５０９’と、接地面結合部５０３’と、給電結合部５０５’と、第１および第２のアンテナ部材５０７’および５０９’の間に配された第３のアンテナ部材５１１’とを備える。図５ｆおよび５ｇに示すように、第３のアンテナ部材５１１’は、開口部を備える。接地面結合部５０３’は、接地面５１５’に接続されている。当該ＰＩＦＡアンテナ構造について１ＧＨｚにおいてシミュレーションした電流密度を図５ｆに、当該ＰＩＦＡアンテナ構造について２．５ＧＨｚにおいてシミュレーションした電流密度を図５ｇに示す。接地面５１５’は、図５ｆおよび図５ｇに示すものよりも更に伸びていてもよい。

図６ａに示す本発明の他の参考例において、ＰＩＦＡアンテナは、第１のアンテナ部材６０７と、第２のアンテナ部材６０９と、第３のアンテナ部材６１１と、第１の接地面結合部６０３ａと、第２の接地面結合部６０３ｂと、給電結合部６０５とを備える。更に、第１および第２のアンテナ部材６０７、６０９は、第４のアンテナ部材６１５を介して接続されており、給電結合部６０５は、第１および第２の接地面結合部６０３ａ〜ｂとの間であって第１のアンテナ部材６０７上に配される。更に、第３のアンテナ部材６１１は、第３のアンテナ部材６１１の幅方向に対して中央部に配された給電結合部を備え、該給電結合部６０５に隣接して配されている。更に、第４のアンテナ部材６１５は、開口部を備える。第１および第２の接地面結合部６０３ａ〜ｂは、接地面６２１に接続されていてもよい。図６ｂに示すように、結果として生じる低周波数帯域における図６ａのＰＩＦＡアンテナの共振は、図５ａに示すＰＩＦＡアンテナの共振よりも、より狭い帯域において発生し、より振幅が大きい。更に、図６ａのＰＩＦＡアンテナにおけるＤＣＳ／ＰＣＳ共振は、図５ａのＰＩＦＡアンテナの共振よりも、より狭い帯域において発生し、より振幅が大きい。

図６ａのＰＩＦＡアンテナに対して、シミュレーションした電流密度を図６ｃからｇに示す。図６ｃは、１ＧＨｚにおいてシミュレーションした電流密度を示しており、図６ｄは、２．２ＧＨｚにおいてシミュレーションした電流密度を示しており、図６ｅは、２．４ＧＨにおいてシミュレーションした電流密度を示しており、図６ｆは、２．６ＧＨｚにおいてシミュレーションした電流密度を示しており、図６ｇは、２．７ＧＨｚにおいてシミュレーションした電流密度を示している。図６ａおよび６ｃ〜ｇはに示す接地面６２１は、図示したものよりもさらに伸びていてもよい。

本発明の他の参考例によれば、図７ａ〜ｂのＰＩＦＡアンテナは、第１から第４のアンテナ部材７０１、７０３、７０４、７０５、７０７を備える。図７ａ〜ｂのＰＩＦＡアンテナは更に、給電結合部７０９と接地面結合部７１１ａ〜ｂとをプリント回路基板７１７に備える。図７ａ〜ｂのＰＩＦＡアンテナは、幅約３９ｍｍで高さが５５ｍｍであり、プリント回路基板７１７の接地面から１０ｍｍとして構成されている。更に、図７ｂは、１．７ＧＨｚにおいてシミュレーションした電流密度である。

図７ｃのグラフは、ユーザの指が触れられていない場合の図７ａ〜ｂのＰＩＦＡアンテナに対する電圧定常波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーションを示している。図７ｄのグラフは、ユーザの指がアンテナ近傍にある場合の、図７ａ〜ｂのＰＩＦＡアンテナに対する電圧定常波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーションを示している。８２４ＭＨｚおよび９６０ＭＨｚに低域周波数帯域の印が付されている。１７１０ＭＨｚおよび１９９０ＭＨｚに高周波数帯域の印が付されている。

本発明の他の参考例を図８ａ〜ｄに示す。図８ａ〜ｂに示すように、ＰＩＦＡアンテナ８０１は、アンテナベース８０３と、第１および第２のアンテナ部材８０５、８０７とを備える。更に、アンテナベース８０３は、開口部を有する長方形であってもよく、給電結合部８０９は、アンテナ部材８０５近傍のアンテナベース８０３の頂点に配され、第１の接地面結合部８１１は、アンテナ部材８０７近傍のアンテナベース８０３の頂点に配されていてもよい。更に、第２の接地面結合部８１５は、第１の接地面結合部８１１の反対側のアンテナベース８０３の頂点に配されていてもよい。

給電結合部８０９と接地面結合部８１１との間のアンテナベース８０３は、相対的に幅が広いが、給電結合部８０９と接地面結合部８１１から離れて伸びるアンテナ部材８０５および８０７の幅は、相対的に狭い。上述のように、プリント回路基板８２１の接地面に対する接地面結合部８１５は、追加的な帯域幅を取得するのに利用されうる。物理的な形状において、約０．８ｍｍの直径を有するワイヤが、アンテナベース８０３から伸びるアンテナ部材８０５および８０７として利用される。特定の参考例によれば、アンテナ部材８０３は、給電結合部８０９と接地面結合部８１１との間において長さ４０ｍｍで幅１６ｍｍであってもよい。更に、ＰＩＦＡアンテナ８０２は、プリント回路基板８２１の接地面から約１０ｍｍ上方に離れて配されている。更に、給電結合部８０９から長いアンテナ部材８０５の端部までの距離は、７２ｍｍであってもよい。図８ｂにおいて、電流密度は、１．８ＧＨｚでシミュレーションされている。図８ｂに示すように、低周波数帯域および高周波数帯域のラジエータが、高周波数において、効率的に放射する。ユーザの指が触れられていない場合の図８ａ〜ｂのＰＩＦＡアンテナに対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーションを図８ｃのグラフに示す。ユーザの指が触れられている場合の図８ａ〜ｂのＰＩＦＡアンテナに対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーションを図８ｄに示す。図８ｃおよび８ｄには、８２４ＭＨｚおよび９６０ＭＨｚに低周波数帯域の印が付されており、１７１０ＭＨｚおよび２３５０ＭＨｚに高周波数帯域の印が付されている。

上述のＰＩＦＡアンテナのうち、図５ａおよび８ａのＰＩＦＡアンテナが最も帯域幅が広い。更に、図８ａのＰＩＦＡアンテナは、給電結合部および接地面結合部からのびる２つの部材の相対的なインピーダンス（同調用のインピーダンス）により、所望の周波数帯域に同調をとることが比較的容易である。

本発明の参考例によれば、ＰＩＦＡアンテナは、１／２波長（あるいはそれ以上）の共振周波数を有する少なくとも２つのアンテナ部材を備え、そのうちの１つは、比較的広域な帯域を実現するためのインピーダンスマッチとして機能する。２つの直交する部材を用いることで、２つの帯域特性が得られ、比較的広域な高周波数帯域応答となる。他の接地点は、よりよいＶＳＷＲ応答をえるためにＲＦ給電部を有する部材に沿って配される。更に、複数の部材を、一方のアンテナ部材に付加することで、追加的な動作帯域において追加的な周波数上の共振を得ることができる。

特定の製品において、本発明の参考例にかかるＰＩＦＡアンテナは、誘電率が約２のプラスチックで形成され、これにより、アンテナのサイズが軽減される。付加的な部品（であって寸法の削減に寄与するもの）としてバッテリが挙げられる。一般に、ゲインが下がるが、帯域幅は改善される。シールドカバーを付けたりすることで、接地面のサイズと同様に形態のわずかな変化が生じる。図７ａ〜ｂにかかるＰＩＦＡアンテナを用いることで、相対的に高いゲインが１７１０ＭＨｚと２．４ＧＨｚの間の周波数の帯域において実現され、これにより、図７ａ〜ｂのアンテナは、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＷＣＤＭＡ通信用の周波数帯域において動作する、マルチモードの携帯無線電話において利用するのに特に適したものとなる。当該アンテナの第２の共振周波数が変化し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の周波数（例えば、２．４ＧＨｚから２．４８５ＧＨｚ）がカバーされるようになる。

図面および明細書において、本発明の代表的な好適な実施形態及び参考例について開示し、特定の用語を用いたが、これらは、一般的かつ記述的な意味に用いたものであり、限定を目的として用いたものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲に示すとおりである。

図１ａは、本発明の第１の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の平面図である。 図１ｂは、本発明の第１の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の上面図である。 図１ｃは、本発明の第１の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の側面図である。 図２ａは、本発明の第２の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の平面図である。 図２ｂは、本発明の第２の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の上面図である。 図２ｃは、本発明の第２の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の側面図である。 図３ａは、本発明の実施形態にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の平面図である。 図３ｂは、本発明の実施形態にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の上面図である。 図３ｃは、本発明の実施形態にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の側面図である。 図４ａは、２つの帯域を有する平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の側面図である。 図４ｂは、２つの帯域を有する平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の平面図である。 図４ｃは、図４ａ〜ｂの平面逆Ｆ字型アンテナに対する、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答を示す図である。 図５ａは、本発明の他の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）であって、寸法が約５１．７ｍｍ×３６．５ｍｍ×７ｍｍの場合の平面図である。 図５ｂは、ユーザの指が触れられていない状態における、図５ａの平面逆Ｆ字型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーション結果を示すグラフであり、８２４ＭＨｚ、８９４ＭＨｚ、１８５０ＭＨｚ、２７００ＭＨｚにマーカを付したグラフである。 図５ｃは、ユーザの指がアンテナ近傍にあった状態における、図５ａの平面逆Ｆ字型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーション結果を示すグラフであり、８２４ＭＨｚ、８９４ＭＨｚ、１８５０ＭＨｚ、２７００ＭＨｚにマーカを付したグラフである。 図５ｄは、図５ａの平面逆Ｆ字型アンテナに対する２ＧＨｚにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。 図５ｅは、図５ａの平面逆Ｆ字型アンテナに対する２ＧＨｚにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。 図５ｆは、本発明の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナに対する、低周波数（１ＧＨｚ）帯域と高周波数（２．５ＧＨｚ）帯域における電流密度（時間平均）を示す図である。 図５ｇは、本発明の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナに対する、低周波数（１ＧＨｚ）帯域と高周波数（２．５ＧＨｚ）帯域における電流密度（時間平均）を示す図である。 図６ａは、本発明の他の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の平面図である。 図６ｂは、図６ａの平面逆Ｆ字型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーション結果を示すグラフであり、８２４ＭＨｚ、１７１０ＭＨｚ、１９９０ＭＨｚにマーカが付されている。 図６ｃは、図６ａのＰＩＦＡアンテナの、１ＧＨｚにおける電流分布をシミュレーションした図である。 図６ｄは、図６ａのＰＩＦＡアンテナの、２．２ＧＨｚにおける電流分布をシミュレーションした図である。 図６ｅは、図６ａのＰＩＦＡアンテナの、２．４ＧＨｚにおける電流分布をシミュレーションした図である。 図６ｆは、図６ａのＰＩＦＡアンテナの、２．６ＧＨｚにおける電流分布をシミュレーションした図である。 図６ｇは、図６ａのＰＩＦＡアンテナの、２．７ＧＨｚにおける電流分布をシミュレーションした図である。 図７ａは、本発明の他の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の平面図である。 図７ｂは、１．７ＧＨｚにおける電流密度のシミュレーション結果を含む、図７ａの平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の外観図である。 図７ｃは、ユーザの指がアンテナ近傍になかった状態における、図７ａ〜ｂの平面逆Ｆ字型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーション結果を示すグラフであり、８２４ＭＨｚ、９６０ＭＨｚに低周波数帯域のマーカを、１７１０ＭＨｚ、１９９０ＭＨｚに高周波数帯域のマーカを付したグラフである。 図７ｄは、ユーザの指がアンテナ近傍にあった状態における、図７ａ〜ｂの平面逆Ｆ字型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーション結果を示すグラフであり、８２４ＭＨｚ、９６０ＭＨｚに低周波数帯域のマーカを、１７１０ＭＨｚ、１９９０ＭＨｚに高周波数帯域のマーカを付したグラフである。 図８ａは、本発明の他の参考例にかかる平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の平面図である。 図８ｂは、１．８ＧＨｚにおける電流密度のシミュレーション結果を含む、図８ａの平面逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）の外観図である。 図８ｃは、ユーザの指がアンテナ近傍になかった状態における、図８ａ〜ｂの平面逆Ｆ字型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーション結果を示すグラフであり、８２４ＭＨｚ、９６０ＭＨｚに低周波数帯域のマーカを、１７１０ＭＨｚ、２３５０ＭＨｚに高周波数帯域のマーカを付したグラフである。 図８ｄは、ユーザの指がアンテナ近傍にあった状態における、図８ａ〜ｂの平面逆Ｆ字型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）応答のシミュレーション結果を示すグラフであり、８２４ＭＨｚ、９６０ＭＨｚに低周波数帯域のマーカを、１７１０ＭＨｚ、２３５０ＭＨｚに高周波数帯域のマーカを付したグラフである。 図９は、従来のＰＩＦＡ（平面逆“Ｆ”字型アンテナ）の一例を示す図である。

Claims (4)

1. １７００ＭＨｚよりも高い高周波数帯域及び１１００ＭＨｚよりも低い低周波数帯域において動作するよう構成された平面逆Ｆ字型アンテナであって、
   開口部を有し、かつ長辺の長さが少なくとも１５ｍｍの矩形のアンテナベースと、
   前記アンテナベースの対向する短辺から、それぞれ互いに平行に伸長する第１及び第２の導電性アンテナ部材と、
   前記第２の導電性アンテナ部材より長さの短い前記第１の導電性アンテナ部材と前記アンテナベースとの接続位置の近傍において、前記アンテナベース上に配された第１の基準電圧結合部と、
   前記第１の基準電圧結合部が配されている前記アンテナベースの頂点に対して対角位置にある頂点近傍に配された第２の基準電圧結合部と、
   前記第１の導電性アンテナ部材より長さの長い前記第２の導電性アンテナ部材と前記アンテナベースとの接続位置の近傍において、前記アンテナベース上に配された給電結合部と、を備え、
   前記高周波数帯域において、前記給電結合部と前記第１の基準電圧結合部との間の前記アンテナベース上の電流値、または前記給電結合部と前記第２の基準電圧結合部との間の前記アンテナベース上の電流値のいずれか一方または両方がゼロになり、
   前記低周波数帯域において、前記給電結合部と前記第１の基準電圧結合部との間の前記アンテナベース上の電流値、及び前記給電結合部と前記第２の基準電圧結合部との間の前記アンテナベース上の電流値がゼロにならないことを特徴とする平面逆Ｆ字型アンテナ。
2. 更に、基準電圧導体とアンテナ給電導体とを有するプリント回路基板を備え、
   前記第１及び第２の基準電圧結合部は、前記プリント回路基板の基準電圧導体に電気的に接続され、前記給電結合部は、前記アンテナ給電導体に電気的に接続され、前記第１及び第２の導電性アンテナ部材及び前記アンテナベースは、プリント回路基板から離れて配されていることを特徴とする請求項１に記載の平面逆Ｆ字型アンテナ。
3. 前記第１及び第２の基準電圧結合部は、電気的な短絡部を介して前記基準電圧導体に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の平面逆Ｆ字型アンテナ。
4. 前記第１及び第２の基準電圧結合部は、非ゼロインピーダンスを介して、前記基準電圧導体に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の平面逆Ｆ字型アンテナ。

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