JP4570552B2 - ループアンテナおよび通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ、テレビ（テレビジョン受像機）等の無線通信機器、その他の各種通信機器等に使用されるループアンテナ、および通信機器に関するものであり、特に、広帯域の送受信に有効な板状のループアンテナ、および通信機器に関する。

送受信用のループアンテナ、特に、携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用される広帯域のループアンテナとして、図８に平面図で示す板状のループアンテナが知られている。図８に示す広帯域のループアンテナは、図１１に示す従来のいわゆる１波長線状導体のループアンテナを広帯域化させたものである。図１１において、１１は中央部に長方形状の開口１２を有する線状の導体を枠状に成形してなるアンテナ導体、２１はアンテナ導体１１の一端部に形成された給電回路である。

図１１に示す従来のループアンテナにおいては、アンテナ導体１１の１周の長さが約１波長に当たる周波数で共振する。

図１２は、図１１に示す従来のループアンテナの共振時の電流分布を示す模式図である。図１２において、４１は電流分布を示す曲線、４２は電流の向きであり、アンテナ導体１１の各部位について、曲線４１とアンテナ導体１１との間の距離が長いほど、その部位における電流が強いことを示している。

電流分布４１はＸ方向の２辺の中央で最大（腹）、Ｙ方向の２辺の中央で最小（節）となる。このとき、電流の向きはＸ方向の２辺においては、対向する辺々で同じ向きとなり、互いに強め合う。一方、Ｙ方向の２辺においては、対向する辺々で逆向きとなり、互いに打ち消し合う。以上より、Ｘ方向に強い電流分布となり、偏波がＸ方向の電波を送受信することができる。また、上記のような電流分布であることから、指向性はＹＺ面内において無指向性、Ｘ軸方向にヌル点を持つ。

一方、図８において、１１は中央部に帯状の開口１２を有する平面状のアンテナ導体、２１は開口１２の長手方向（Ｙ方向）の延長上に位置するようにしてアンテナ導体の一端部に形成された給電回路である。

図８に示す従来の広帯域のループアンテナは、１周の長さの異なる１波長ループアンテナが、複数、一つの平面状のアンテナ導体に包含されたものとみなすことができる。図８に記載の広帯域のループアンテナにおいては、仮想の線状のアンテナ導体（図示せず）の１周の長さが、開口１２の周囲に当たる比較的短いものから、アンテナ導体１１の外縁部に当たる比較的長いものまでと範囲を持ったものとなり、その長さに対応する周波数も範囲を持ったものとなって広帯域特性を有する。なお、電流分布は図１１に示す従来のループアンテナと同様である。つまり、偏波がＸ方向の電波を送受信することができ、指向性はＹＺ面内において無指向性である。
特許公開２００２−２４６８２１号公報 特許公開２００５−２７１１６号公報

しかしながら、従来のループアンテナ、例えば、図８に示すようなループアンテナ（広帯域の送受信が可能な板状のループアンテナ等）は、ＹＺ面内で無指向性で、指向性があまり強くないので、単独で特定の一方向に対して高い送受信の強度、すなわち利得を得ることが難しい。そのため、例えばテレビ放送の据え置き型受信アンテナのような、ある方向に高い受信感度、すなわち指向性が強く、高利得が求められる用途においては、図１３に断面図で示すような、アンテナ導体１１に平行に電波の周波数の約１／４波長程度にあたる距離Ｄの間隔をおいて、寸法がアンテナ導体１１以上の反射板３１を設ける必要があり、小型化が難しいという問題点があった。また、このループアンテナを搭載する通信機器が大きくなるという問題点があった。

また、図８に示す従来のループアンテナは偏波が１方向（図８のＸ方向）にしか対応しておらず、例えば携帯電話のような移動体機器に搭載する用途においては、ループアンテナの向きが一定しないため、ループアンテナで送受信される電波は、その偏波の方向がＸＹ面に対して相対的に移動する。そのため、アンテナが高い効率で送受信可能な偏波の方向と、電波（アンテナが受信しようとする電波やアンテナが送信すべき電波）の偏波の方向が一致しない場合が生じ、電波の送受信の効率が低下するという問題点があった。

そのため、従来の通信機器は、搭載されるアンテナについて、小型で、高利得（特に、特定の一方向に対する高利得）、高効率での送受信が可能なものとすることが難しいことにより、小型化や高利得化が妨げられているという問題があった。この問題は、特に、上述したようにテレビ放送の受信用アンテナ等において顕著であり、テレビを、明瞭な映像，音声を提供可能としながら、小型化したり携行可能としたりする上で大きな障害となっている。

本発明は、上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、小型で、利得が高く、またあらゆる偏波（特にＸＹ面内）に対応した、すなわち偏波共用のループアンテナおよび通信機器を提供することにある。

本発明のループアンテナは、中央部に帯状の開口を有する平面四角形状のアンテナ導体と、該アンテナ導体の一端部に、前記開口の長手方向の延長線上に位置するようにして形成された給電回路とを備えるループアンテナであって、前記アンテナ導体は、外縁部に複数の切込みが設けられており、該複数の切込みが前記アンテナ導体の向かい合う辺の間で互いに向かい合う位置に形成されていることを特徴とする。

本発明のループアンテナは、上記構成において前記複数の切込みのうち少なくとも１つが前記開口の長手方向に平行であることを特徴とする。

本発明のループアンテナは、上記構成において前記複数の切込みのすべてが前記開口の長手方向に平行であることを特徴とする。

本発明のループアンテナは、上記構成において前記複数の切込みのうち少なくとも１つが前記開口の長手方向に垂直であることを特徴とする。

本発明のループアンテナは、上記構成において前記複数の切込みのすべてが前記開口の長手方向に垂直であることを特徴とする。

本発明の通信機器は、上記本発明のループアンテナが搭載されて成ることを特徴とする。

本発明のループアンテナによれば、中央部に帯状の開口を有する平面四角形状のアンテナ導体と、アンテナ導体の一端部に、開口の長手方向の延長線上に位置するようにして形成された給電回路とを備えるループアンテナであって、アンテナ導体は、外縁部に複数の切込みが設けられており、複数の切込みがアンテナ導体の向かい合う辺の間で互いに向かい合う位置に形成されていることから、平面状のアンテナ導体は、全体として一つの広帯域ループアンテナとして働く。また同時に、このループアンテナは、各切込みが、その長さ（アンテナ導体の外縁から内側に入り込んだ長さ）が約１／４波長となる周波数において、切込みの長さ方向に対して直交する方向の偏波に対応するノッチアンテナに近い働き
をする。つまり、各切込みがループアンテナ本体とは別に個々にアンテナとして機能し、電波を送受信することができる。

このとき、切込みで形成されたアンテナによる利得によって高利得化、偏波共用化が可能である。

そのため、例えば寸法がアンテナ導体以上の反射板を設けることなく高利得化することができるとともに、アンテナが送受信可能な偏波の方向と、実際に送受信しようとする電波の偏波の方向とを高い確度で一致させることができる。

したがって、小型で、利得が高く、またあらゆる偏波に対応した、すなわち偏波共用のループアンテナを提供することができる。

本発明のループアンテナにおいて、複数の切込みのうち少なくとも１つが、開口の長手方向に平行である場合には、元の広帯域のループアンテナによる利得に、切込みで形成されたアンテナの利得がより有効に足されるため、高利得を得ることができる。よって、特に高利得化に有効なループアンテナとすることができる。

本発明のループアンテナは、複数の切込みのすべてが開口の長手方向に平行である場合には、複数の切込みのすべてが、利得を向上させるように作用するため、より高利得化に有効なループアンテナとすることができる。

この場合、例えば、開口の長手方向に垂直な方向の切込みにより生じるアンテナの偏波との間で偏波同士が干渉するようなことはなく、より一層効果的に高利得を得ることができる。

本発明のループアンテナは、複数の切込みのうち少なくとも１つが、開口の長手方向に垂直である場合には、元の広帯域ループアンテナに対応した偏波と、切込みで形成されたアンテナに対応した互いに直交する偏波の双方を送受信可能となり、あらゆる偏波に対応、すなわち偏波共用できる。よって、特に偏波共用化（つまり有効な偏波方向の多方向化）に有効なループアンテナとすることができる。

本発明のループアンテナは、複数の切込みのすべてが開口の長手方向に垂直である場合には、複数の切込みのすべてにおいて偏波共用の効果を得ることができるため、より偏波共用に有効なループアンテナとすることができる。

この場合、例えば、開口の長手方向に平行な方向の切込みにより生じるアンテナの偏波との間で偏波同士が干渉するようなことはなく、より一層効果的に偏波共用効果を得ることができる。

本発明のループアンテナが搭載されて成る通信機器は、高利得化のための反射板や、偏波共用のためのアンテナ導体が不要なため、小型の通信機器を提供することができる。

このループアンテナは、アンテナ導体に切込みを設けることで高利得を得ることができるので、アンテナ導体とは別に反射板を設ける必要がなく、高利得化のために機器が大きくなるということはなく、小型の高利得・広帯域な通信機器を提供することができる。

また、このループアンテナは、アンテナ導体に切込みを設けることで偏波共用できるので、基本となる１方向の偏波に対応したアンテナを向きを変えて複数個設けるといった一般的な偏波共用手法のように、アンテナ導体を複数個設ける必要がなく、偏波共用化のために機器が大きくなるということはなく、小型の偏波共用・広帯域な通信機器を提供することができる。

本発明のループアンテナについて以下に説明する。図１は、本発明のループアンテナの実施の形態の一例を示す平面図（アンテナ導体の主面に直交する方向から見た図）である。図１において、１１は中央部に帯状の開口１２を有する平面状のアンテナ導体、２１はアンテナ導体１１の一端部に、開口１２の長手方向（Ｙ方向）の延長線上に位置するようにして形成された給電回路、１３Ａはアンテナ導体１１の外縁部に、開口１２の長手方向に平行（Ｙ方向）に設けられた切込み、１３Ｂはアンテナ導体１１の外縁部に、開口１２の長手方向に垂直（Ｘ方向）に設けた切込みである。

アンテナ導体１１は、平面視（ＸおよびＹ方向に対して垂直な方向、すなわちＺ方向から見た場合）で長方形状等の四角形状であり、板状や層状等の導体材料、例えば誘電体基材上に形成された金属層（メタライズ層、めっき層等）や金属板等により形成されている。

給電回路２１は、アンテナ導体１１に対して所定の電波を送信するための電流を供給する供給用端子として機能する。また、給電回路２１は、アンテナ導体１１で受信された電波により生じる電流を外部の電気回路に供給するための供給用端子としても機能する。

開口１２は長方形状等の長細い形状であり、その長手方向とは、開口１２の長手方向の中心軸の方向をいう。この開口１２は、平面状の導体を、送受信可能なループアンテナとして機能させるためのものである。すなわち、給電回路２１から、開口１２を内側にしたアンテナ導体１１の１周の経路の長さが１波長となる周波数の高周波電流が、アンテナ導体１１に給電され、図１２に示す従来のループアンテナの共振時と同様の電流分布を示し、偏波がＸ方向の電波を送信する。また、その経路の長さ・電流分布に応じた周波数・偏波の電波を受信してアンテナ導体１１に共振電流が生じ、給電回路２１に高周波電流が流れる。

この場合、開口１２がアンテナ導体１１の中央部からずれていると、電流分布が開口１２が中央部にある場合から異なった分布となり、開口１２の長手方向に平行な偏波成分が生じる。そのため、開口１２の長手方向に垂直な偏波のみを得るためには、開口１２は、アンテナ導体１１の中央部に設けられる。

図１に示す本発明のループアンテナの一例は、中央部に帯状の開口１２を有する平面状のアンテナ導体１１と、アンテナ導体１１の一端部に、開口１２の長手方向（Ｙ方向）の延長線上に位置するようにして形成された給電回路２１と、アンテナ導体１１の外縁部に切込み１３Ａ，１３Ｂを設けている。この構成により、平面状のアンテナ導体１１は、全体として図８に示す従来の広帯域ループアンテナ（偏波：Ｘ方向）として働く。また同時に、このループアンテナは、各切込み１３Ａ，１３Ｂが、その長さ（アンテナ導体の外縁から内側に入り込んだ長さ、すなわち切込みの開口から先端までの長さ）が約１／４波長となる周波数において、各切込み１３Ａ，１３Ｂの長さ方向に対して直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の偏波に対応するノッチアンテナに近い働きをする。つまり、各切込み１３Ａ，１３Ｂがループアンテナ本体とは別に個々にアンテナとして機能し、電波を送受信することができる。

このとき、切込み１３Ａ，１３Ｂで形成されたアンテナによる利得によって高利得化、偏波共用化が可能である。

そのため、例えば寸法がアンテナ導体１１以上の反射板３１を設けることなく高利得化することができるとともに、アンテナが送受信可能な偏波の方向と、実際に送受信しようとする電波の偏波の方向とを高い確度で一致させることができる。

したがって、小型で、利得が高く、またあらゆる偏波に対応した、すなわち偏波共用のループアンテナを提供することができる。

この場合、切込み１３Ａ，１３Ｂの長さ（アンテナ導体１１の外縁から切込み１３Ａ，１３Ｂの先端までの距離）に応じた周波数で、高利得化や偏波共用化の効果を得ることができる。そのため、切込み１３Ａ，１３Ｂの長さは、送信または受信しようとする電波の周波数に応じて、適宜決めるようにすればよい。

切込み１３Ａ，１３Ｂを形成する位置は、特に限定されず、給電回路に近い位置でも、遠い位置でもよい。

また、アンテナ導体１１が四角形状で、複数の各辺に切込み１３Ａ，１３Ｂを形成する場合、図１に示したように向かい合う辺の間で互いに向かい合う位置に形成する。

切込み１３Ａ，１３Ｂの幅（上記切込み１３Ａ，Ｂの長さの方向に直交する方向の長さ）は、アンテナ導体１１が全体として板状のループアンテナとして機能し得る程度の範囲であれば、アンテナ導体１１の平面面積や製造の際の加工精度等に応じて適宜設定すればよい。

切込み１３Ａ，１３Ｂの中心軸（切込みの開口と先端とを結ぶ方向における中心軸）とアンテナ導体１１の外周との成す角は、切込み１３Ａ，１３Ｂの中心軸に対して直交する方向の偏波に対応するノッチアンテナとして有効に機能させるという観点からは、８５〜９５度であるのがよく、より好ましくは、９０度であるのがよい。これにより、切込み１３Ａ，１３Ｂで形成されたアンテナによる利得によって高利得化、偏波共用化がより有効になる。

なお、切込み１３Ａ，１３Ｂは、その一つの切込みに応じて高利得化や偏波共用の効果を得ることができる。

また、本発明のループアンテナを、誘電体基板（図示せず）の露出表面や内部に構成してもよく、誘電体基板の誘電率による波長短縮効果によってアンテナの寸法を小型化することができる。また、その際、誘電体基板、アンテナ導体１１は、以下のような高周波用配線基板に使用される種々の材料から成るものを使用することができる。

このように、誘電体基板にループアンテナを構成すると、給電回路２１に接続される高周波回路などを誘電基板上に実装可能になるで、通信機器のより一層の小型化や低背化に対して有効である。

例えば、誘電体基板の誘電体（絶縁体）材料としては、例えばアルミナセラミックス（アルミナ質焼結体），ムライトセラミックス等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機材料、あるいは四フッ化エチレン−エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂、ポリイミド等の樹脂材料等が用いられる。また、誘電体基板の形状や寸法（厚み、幅、長さ）は、使用される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。

また、アンテナ導体１１は、高周波信号伝送用の金属材料から成る導体層、例えばＣｕ層、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ_２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて形成され、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ法等により形成される。

本発明のループアンテナは、例えば、ガラスセラミックから成る誘電体基板の表面や内部に形成されるものである場合、以下のようにして作製される。まず、未焼成のガラスセラミックスをシート状に成形して成るガラスセラミックスグリーンシートを準備する。その後、スクリーン印刷法によりアンテナ導体１１となる導体ペースト層のパターンを印刷塗布する。次に、８５０〜１０００℃で焼成を行ない、最後に各導体層の露出表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。

また、開口１２や切込み１３Ａ，１３Ｂは、例えば、アンテナ導体１１を導体ペーストの印刷により形成する場合、印刷用の製版に、開口１２や切込み１３Ａ，１３Ｂに対応した非印刷部を設けておくことにより形成することができる。また、いったん四角形状等のパターンで導体パターンを印刷した後、その外縁部にレーザー加工や機械的な加工で研削を施して、所定パターンの開口１２や切込み１３Ａ，１３Ｂを形成することもできる。

本発明のループアンテナにおいて、図２に示すように、切込みが、開口１２の長手方向に平行である場合には特に高利得化に有効である。また、切込みが複数形成されており、そのすべてが開口１２の長手方向に平行である場合には、高利得化により一層有効である。

なお、切込み１３Ａの開口１２に対する向きは、切込み１３Ａの中心線と、開口１２の中心線との角度で規定される。図２においては、切込み１３Ａの中心線はＹ方向、開口１２の中心線はＹ方向で、切込みと開口の長手方向は平行である。

図２は、本発明のループアンテナの実施形態の他の例を示す平面図である。図２において、１３Ａはアンテナ導体１１の外縁部に、開口１２の長手方向に平行（Ｙ方向）に設けた切込みである。図２において、図１と同じ部位には同じ番号を付している。

図２に示した実施形態において、平面状のアンテナ導体１１は、全体として図８に示す従来の広帯域ループアンテナ（偏波：Ｘ方向）として働く。また同時に、このループアンテナは、各切込み１３Ａが、その長さ（アンテナ導体の外縁から内側に入り込んだ長さ）が約１／４波長となる周波数において、切込み１３Ａの長さ方向に対して直交する方向（Ｘ方向）の偏波に対応するノッチアンテナに近い働きをする。

元の広帯域ループアンテナの偏波と、切込み１３Ａで形成されたアンテナの偏波とが平行なので、元の広帯域アンテナによる利得に、切込み１３Ａで形成されたアンテナの利得が足されるため、高利得を得ることができる。

そして、切込み１３Ａが複数形成され、そのすべてが開口１２に対して平行である場合には、複数の切込み１３Ａのすべてが、利得を向上させるように作用するため、より高利得化に有効なループアンテナとすることができる。

この場合、例えば、開口１２の長手方向に垂直な方向の切込み（図２では図示せず）により生じるアンテナの偏波との間で偏波同士が干渉するようなことはなく、より一層効果的に高利得を得ることができる。

複数の切込み１３Ａを形成する場合、その長さを揃えれば、特定の周波数において特に高利得を得ることができる。また、長さを異ならせるようにすれば、種々の周波数で従来よりも高利得化することができる。

図３は、本発明のループアンテナの実施形態の他の例を示す平面図である。図３において、１３Ｂはアンテナ導体１１の外縁部に、開口１２の長手方向に垂直（Ｘ方向）に設けた切込みである。図３において、図１と同じ部位には同じ番号を付している。

本発明のループアンテナにおいて、図３に示すように、切込みが、開口１２の長手方向に垂直である場合には特に偏波共用化に有効である。また、切込みが複数形成されており、そのすべてが開口１２の長手方向に垂直である場合には、偏波共用化により一層有効である。

図３においては、切込み１３Ｂの中心線はＸ方向、開口１２の中心線はＹ方向で、切込みと開口の長手方向は垂直である。

図３に示した実施形態において、平面状のアンテナ導体１１は、全体として図８に示す従来の広帯域ループアンテナ（偏波：Ｘ方向）として働く。また同時に、このループアンテナは、各切込み１３Ｂが、その長さ（アンテナ導体の外縁から内側に入り込んだ長さ）が約１／４波長となる周波数において、切込み１３Ｂに垂直な方向（Ｙ方向）の偏波に対応するノッチアンテナに近い働きをする。

元の広帯域ループアンテナの偏波と、切込み１３Ｂで形成されたアンテナの偏波とが直交するので、元の広帯域アンテナに対応した偏波と、切込み１３Ｂで形成されたアンテナに対応した互いに直交する偏波の双方を送受信可能となり、あらゆる偏波に対応、すなわち偏波共用できる。

そして、切込み１３Ｂが複数形成され、すべての切込み１３Ｂが、開口１２の長手方向に垂直である場合には、複数の切込み１３Ｂによるすべての偏波が元の広帯域ループアンテナによる偏波と直交するので、より偏波共用に有効なループアンテナとすることができる。

この場合、例えば、開口１２の長手方向に平行な方向の切込みにより生じるアンテナ（図３では図示せず）の偏波との間で偏波同士が干渉するようなことはなく、より一層効果的に偏波共用効果を得ることができる。

なお、開口１２と各切込み１３Ａ，１３Ｂとの間の平行および垂直の関係は、厳密に角度が０度のとき（平行）、９０度のとき（垂直）に限定されるのではなく、加工精度上の誤差程度は許容し得る。例えば、上述した誘電体層の表面に厚膜印刷法により形成された導体層によりアンテナ導体１１、開口１２および切欠き１３Ａ，１３Ｂが形成される場合であれば±１度程度の平行または垂直からの傾きはかまわない。

次に、上記実施形態で説明した本発明のループアンテナについて、受信する電波の周波数が主として３ＧＨｚ帯である場合を例に挙げて、より具体的に説明する。

周波数が３ＧＨｚのときに、Ｘ方向における利得（Ｇｘ）が従来よりも向上していれば高利得化が確認される。また、Ｙ方向における利得（Ｇｙ）が従来よりも向上していれば、偏波共用化が確認される。

なお、広帯域のループアンテナとして機能し得るか否かはＶＳＷＲ（反射特性）により検証することができる。

ここで、図９は、図８に示す従来のループアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフ（線図）である。図９において、ＶＳＷＲは５ＧＨｚを中心に約４ＧＨｚに亘って２以下を示しており、広帯域特性を有していることが分かる。

また、図１０は、図８に示す従来のループアンテナの最大利得を示すグラフである。図１０において、実線で示されるＧｘは図８に示すＸ方向の偏波による利得、破線で示されるＧｙは図８に示すＹ方向の偏波による利得である。ＧｘがＧｙよりも約５ｄＢ高い値であり、図８に示す従来のループアンテナの偏波はＸ方向であることが分かる。

一方、図４は、図２に示す本発明のループアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフ（線図）である。図４において、ＶＳＷＲは５ＧＨｚを中心に約４ＧＨｚに亘って２以下を示しており、図８に示す従来のループアンテナと同程度の広帯域特性を有していることが分かる。

また、図５は、図２に示す本発明のループアンテナの最大利得を示すグラフ（線図）である。図５においても、実線で示されるＧｘは図８に示すＸ方向の偏波による利得、破線で示されるＧｙは図２に示すＹ方向の偏波による利得である。ＧｘがＧｙよりも約５ｄＢ高い値であり、図２に示すループアンテナの偏波はＸ方向であることが分かる。

このとき、図８に示す従来のループアンテナの３ＧＨｚにおけるＧｘは２．８３ｄＢｉであるのに対し、図２に示す本発明のループアンテナの３ＧＨｚにおけるＧｘは５．０２ｄＢｉと約２．２ｄＢ高い値となった。

以上のように、本発明のループアンテナは、元の広帯域ループアンテナの偏波と、各切込み１３Ａで形成されたアンテナの偏波の全部とが平行なので、元の広帯域ループアンテナによる利得に、各切込み１３Ａで形成されたアンテナの利得が足されるため、高利得を得ることができることがわかった。

このとき、すべての切込み１３Ａが、開口１２の長手方向に平行（Ｙ方向）であるため、例えば、開口１２の長手方向に垂直な方向（Ｘ方向）の切込みにより生じるアンテナの偏波との間で偏波同士が干渉するようなことはなく、より一層効果的に高利得を得ることができた。

このループアンテナは、アンテナ導体１１に切込み１３Ａを設けることで高利得を得ることができるので、アンテナ導体１１とは別に反射板３１を設ける必要がなく、高利得化のために機器が大きくなるということはなく、小型の高利得・広帯域なループアンテナおよび通信機器を実現する上で特に有効なものである。

また、図６は、図３に示す本発明のループアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフ（線図）である。図６において、ＶＳＷＲは５ＧＨｚを中心に約４ＧＨｚに亘って２以下を示しており、図８に示す従来のループアンテナと同程度の広帯域特性を有していることが分かる。

また、図７は、図３に示す本発明のループアンテナの最大利得を示すグラフ（線図）である。図７においても、実線で示されるＧｘは図８に示すＸ方向の偏波による利得、破線で示されるＧｙは図８に示すＹ方向の偏波による利得である。

このとき、図８に示す従来のループアンテナの３ＧＨｚにおけるＧｙは−２．１ｄＢｉであるのに対し、図５に示す本発明のループアンテナの３ＧＨｚにおけるＧｙは４．３２ｄＢｉと約６ｄＢ高い値となり、３ＧＨｚにおいてはＸ方向の偏波と同ように、Ｙ方向の偏波も送受可能である。

以上のように、本発明のループアンテナは、元の広帯域ループアンテナの偏波と、各切込み１３Ｂで形成されたアンテナの偏波の全部とが直交するので、元の広帯域ループアンテナに対応した偏波Ｇｘと、各切込み１３Ｂで形成されたアンテナに対応した互いに直交する偏波Ｇｙの双方を送受信可能となり、あらゆる偏波に対応、すなわち偏波共用できることがわかった。

このとき、すべての切込み１３Ｂが、開口１２の長手方向に垂直（Ｘ方向）であるため、例えば、開口の長手方向に平行な方向（Ｙ方向）の切込みにより生じるアンテナの偏波との間で偏波同士が干渉するようなことはなく、より一層効果的に偏波共用効果を得ることができた。

このループアンテナは、アンテナ導体１１に切込み１３Ｂを設けることで偏波共用できるので、基本となる１方向の偏波に対応したアンテナを向きを変えて複数個設けるといった一般的な偏波共用手法のように、アンテナ導体１１を複数個設ける必要がなく、偏波共用化のために機器が大きくなるということはなく、小型の偏波共用・広帯域なループアンテナおよび通信機器を実現する上で特に有効なものである。

以上のように、中央部に帯状の開口１２を有する平面状のアンテナ導体１１と、アンテナ導体１１の一端部に、開口１２の長手方向の延長線上に位置するようにして形成された給電回路２１とを備えるループアンテナにおいて、アンテナ導体１１の外縁部に切込み１３Ｂを設けることで、小型で、利得が高く、偏波共用の広帯域なループアンテナを提供することができた。

このループアンテナが送信や受信用の装置として搭載されることにより、携帯電話や無線ＬＡＮ、テレビ等の無線通信機器、その他の各種の通信機器が製作される。

この通信機器によれば、上記本発明のループアンテナが搭載されていることから、高利得化のための反射板や、偏波共用のためのアンテナ導体が不要なため、小型の通信機器を提供することができる。

ループアンテナは、例えば、ループアンテナの給電回路２１を電気的に接続させるための端子を設けた基板に実装された後、その基板が高周波回路、デジタル回路、表示パネル等のインターフェイスを構成する筐体内に収納されて搭載される。

なお、この場合、アンテナ導体１１や開口１２は長方形状、また開口１２は楕円形状としてもよく、機器の筐体形状に合せた構造とすることができる。

例えば、このループアンテナを携帯型テレビ受像機に使う場合、アンテナ導体１１がＷメタライズ層で形成され、さらに高周波回路が実装された誘電体基板を、筐体の形状に合せたものとすることで、筐体内に反射板が不要で、筐体の寸法を小型に保ちながら最大限に利用した通信機器を実現することができる。

なお、本発明は上記実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更を施すことができる。

たとえば、切込み１３Ａ，１３Ｂの長さや数を種々のものとしてもよい。切込み１３Ａ，１３Ｂの長さによって切込み１３Ａ，１３Ｂで形成されたアンテナの動作周波数が決まるので、種々の長さを有する切込み１３Ａ，１３Ｂを配することで種々の周波数において利得の向上、偏波共用効果を得ることができる。

また、切込み１３Ａ，１３Ｂの形状は、Ｌ字、Ｔ字、ミアンダ形状としてもよく、そのような形状にすることでより切込み１３Ａ，１３Ｂの電気的な長さを長くすることができ、切込み１３Ａ，１３Ｂで形成されたアンテナの動作共振周波数を大きく変化させることができる。

本発明のループアンテナの実施の形態の例を示す平面図である。 本発明のループアンテナの実施の形態の他の例を示す平面図である。 本発明のループアンテナの実施の形態の他の例を示す平面図である。 図２のループアンテナのＶＳＷＲを示す線図である。 図２のループアンテナの最大利得を示す線図である。 図３のループアンテナのＶＳＷＲを示す線図である。 図３のループアンテナの最大利得を示す線図である。 従来のループアンテナの平面図である。 図８のループアンテナのＶＳＷＲを示す線図である。 図８のループアンテナの最大利得を示す線図である。 従来のループアンテナの平面図である。 図１１のループアンテナの電流分布を示す模式図である。 反射板を有する従来のループアンテナの断面図である。

符号の説明

１１・・・アンテナ導体
１２・・・開口
１３・・・切込み
２１・・・給電回路

Claims (6)

1. 中央部に帯状の開口を有する平面四角形状のアンテナ導体と、該アンテナ導体の一端部に、前記開口の長手方向の延長線上に位置するようにして形成された給電回路とを備えるループアンテナであって、前記アンテナ導体は、外縁部に複数の切込みが設けられており、該複数の切込みが前記アンテナ導体の向かい合う辺の間で互いに向かい合う位置に形成されていることを特徴とするループアンテナ。
2. 前記複数の切込みのうち少なくとも１つが前記開口の長手方向に平行であることを特徴とする請求項１記載のループアンテナ。
3. 前記複数の切込みのすべてが前記開口の長手方向に平行であることを特徴とする請求項２記載のループアンテナ。
4. 前記複数の切込みのうち少なくとも１つが前記開口の長手方向に垂直であることを特徴とする請求項１記載のループアンテナ。
5. 前記複数の切込みのすべてが前記開口の長手方向に垂直であることを特徴とする請求項４記載のループアンテナ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のループアンテナが搭載されて成ることを特徴とする通信機器。

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