JP4775406B2

JP4775406B2 - 平面アンテナ及び電子機器

Info

Publication number: JP4775406B2
Application number: JP2008140595A
Authority: JP
Inventors: 茂八木; 有希小高; 文則佐野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: EP2128925B1; EP2128925A1; US8111200B2; JP2009290522A; CN101593871A; CN101593871B; US20090295652A1

Description

本発明は、平面アンテナ及び電子機器に関する。

従来、無線通信機能を有するハンディターミナル、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯機器が知られている。この携帯機器に搭載される無線通信用のアンテナとして、平面状のマルチバンドアンテナが考えられている（例えば、特許文献１参照）。このマルチバンドアンテナによれば、平面状であるため携帯機器にも容易に収納でき、複数の共振周波数帯での無線通信を行うことができる。

また、無線通信用のアンテナとして、逆Ｆ型のアンテナエレメントを有する逆Ｆ型アンテナも知られている。さらに、マルチバンドの逆Ｆ型アンテナも考えられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００７−１３５９６号公報特開平１０−９３３３２号公報

しかし、従来のマルチバンドの逆Ｆ型アンテナは、複数の矩形のアンテナエレメントを備え、その構造上、各共振周波数の帯域幅が狭かった。

また、従来のマルチバンドの逆Ｆ型アンテナは、立体的な共振構造を有し、その収納スペースを大きくとらねばならないという実装上の制約があった。

本発明の課題は、マルチバンドのアンテナにおいて、共振周波数帯の帯域幅を広くするとともに、その収納スペースを小さくすることである。

請求項１に記載の発明の平面アンテナは、平面状の絶縁体のフィルムと、
前記フィルム上に形成された平面状の導体のアンテナ部と、
接地される導体のグランド部と、を備え、
前記アンテナ部は、
少なくとも１つの第１のショートスタブと、
前記第１のショートスタブにより前記グランド部に接続され、前記グランド部との間に給電点が設けられ、前記グランド部に沿って当該給電点と離れるにつれて当該グランド部との距離が大きくなる角度を有する略三角形状の第１のアンテナエレメントと、
第２のショートスタブと、
前記第２のショートスタブにより前記第１のアンテナエレメントに接続される第２のアンテナエレメントと、を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の平面アンテナにおいて、
前記第２のショートスタブは、複数である。

請求項３に記載の発明の平面アンテナは、
平面状の絶縁体のフィルムと、
前記フィルム上に形成された平面状の導体のアンテナ部と、
接地される導体のグランド部と、を備え、
前記アンテナ部は、
少なくとも１つの第１のショートスタブと、
前記第１のショートスタブにより前記グランド部に接続され、前記グランド部との間に給電点が設けられる第１のアンテナエレメントと、
複数の第２のショートスタブと、
前記第２のショートスタブにより前記第１のアンテナエレメントと接続された第２のアンテナエレメントと、を備える。

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アンテナにおいて、
前記アンテナ部は、前記第１のアンテナエレメントが第１の共振周波数に共振する長さを有すると共に、前記第２のアンテナエレメントが第２の共振周波数に共振する長さを有するものであり、
前記グランド部は、長方形に形成されており、
前記グランド部の短辺の長さは、前記アンテナ部における第１の共振周波数の電波の波長の１／４倍の長さに設定され、
前記グランド部の長辺の長さは、前記アンテナ部の第１の共振周波数よりも周波数が低い前記アンテナ部の第２の共振周波数の電波の波長の１／４倍の長さに設定されている。

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アンテナにおいて、
前記グランド部は、前記フィルム上に形成された平面状の第１の導体部と、前記フィルム上に形成されていない第２の導体部と、の少なくとも１つである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の平面アンテナにおいて、
前記アンテナ部及び前記グランド部上に形成された絶縁層を備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の平面アンテナにおいて、
前記絶縁層は、前記給電点における給電ケーブルのハンダ付け位置に、穴部を有する。

請求項８に記載の発明の電子機器は、
請求項１から７のいずれか一項に記載の平面アンテナと、
前記平面アンテナを介して外部機器と通信する通信手段と、
前記通信手段を制御する制御手段と、を備える。

請求項１に記載の発明によれば、第１のアンテナエレメントは、第１のショートスタブによりグランド部と接続され、グランド部との間に給電点が設けられ、グランド部に沿って給電点と離れるにつれてグランド部との距離が大きくなる角度を有する略三角形状であり、第１のアンテナエレメントに複数の長さのアンテナ電流のルートが存在するので、第１のアンテナエレメントに対応する共振周波数の帯域幅を広くできる。

請求項３に記載の発明によれば、第２のアンテナエレメントが複数のショートスタブにより第１のアンテナエレメントと接続されるため、第２のアンテナエレメントに対応する共振周波数付近の周波数において、複数のショートスタブの少なくとも一つを電流が流れる複数のルートが存在するので、第２のアンテナエレメントに対応する共振周波数の帯域幅を広くできる。

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その第１〜第３の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１０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５を参照して本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態のハンディターミナル１の正面構成を示す。図２（ａ）に、ハンディターミナル１の背面の透視構成を示す。図２（ｂ）に、ハンディターミナル１の側面の透視構成を示す。図２（ｃ）に、ハンディターミナル１の上面の透視構成を示す。

本実施の形態の電子機器としてのハンディターミナル１は、ユーザ操作による情報の入力、情報の記憶、バーコードのスキャン等の機能を有する携帯端末である。また、ハンディターミナル１は、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と、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式の携帯電話通信機能と、を有する。
なお、本実施の形態の電子機器としては、ハンディターミナル１に限定されず、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話、携帯通信端末、携帯型コンピュータ等の無線通信機能を有する携帯機器等の電子機器が広く含まれるものである。

図１に示すように、ハンディターミナル１は、ケース２の正面に、表示部１４、トリガキー３Ａ，各種キー３Ｃ等を備える。また、ハンディターミナル１は、ケース２の両側面に、トリガキー３Ｂを備える。トリガキー３Ａ，３Ｂは、後述するスキャナ部１９の光照射及びバーコードスキャンのトリガ操作入力を受け付けるキーである。各種キー３Ｃは、数字等の文字入力キー、モード切替等の各種機能の入力を受け付ける機能キー等である。

図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ハンディターミナル１は、内部に、平面アンテナ３０、給電ケーブルとしての同軸ケーブル４０、メイン基板４、第２の導体部としてのシャーシ部５、ＧＳＭモジュール５ａ、電池６、キー基板３ａ、スキャナ部１９等を備えて構成される。

ハンディターミナル１の各部は、メイン基板４に接続される。平面アンテナ３０は、上記携帯電話通信に用いるアンテナである。また、平面アンテナ３０は、螺子によりシャーシ部５に固定されているものとする。平面アンテナ３０については、後で詳細に説明する。

シャーシ部５は、ＧＳＭモジュール５ａ等のシャーシ部であり、マグネシウム合金，アルミニウム等の金属（導体）製であり、且つ電気的に接地されている。このため、シャーシ部５は、平面アンテナ３０のグランド部として機能する。また、シャーシ部５を略長方形と見なし、短手方向（横方向）の長さを長さＬ１とし、長手方向（縦方向）の長さを長さＬ２とする。長さＬ１，Ｌ２は、平面アンテナ３０が送受信する電波の共振周波数に対応するよう設定されている。ＧＳＭモジュール５ａは、上記携帯電話通信を行うためのモジュールであり、同軸ケーブル４０を介して平面アンテナ３０と接続されている。

スキャナ部１９は、レーザ光等の光をバーコードに照射し、その反射光を受光及び二値化することにより、バーコードのデータを読み取る部品である。電池６は、ハンディターミナル１の電源電力の供給を行う。キー基板３ａは、その上にトリガキー３Ａ及び各種キー３Ｃが設けられ、それらのキー入力信号をメイン基板４へ出力する。

図３に、ハンディターミナル１の回路構成を示す。図３に示すように、ハンディターミナル１は、制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、入力部１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、表示部１４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５、平面アンテナ３０を有する通信手段としての無線通信部１６、フラッシュメモリ１７、アンテナ１８ａを有する無線ＬＡＮ通信部１８、スキャナ部１９、Ｉ／Ｆ（Inter Face）２０等を備えて構成され、各部がバス２１を介して接続される。

ＣＰＵ１１は、ハンディターミナル１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及び平面アンテナ３０を介して、基地局で中継された外部機器と通信を行い、無線ＬＡＮ通信部１８及びアンテナ１８ａにより、アクセスポイントで中継された外部機器と通信を行い、スキャナ部１９によりバーコードのデータを読み取り、Ｉ／Ｆ２０を介して外部機器と有線通信を行う。

入力部１２は、トリガキー３Ａ，３Ｂ、各種キー３Ｃを含み、操作者から押下入力された各キーのキー入力信号を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こととしてもよい。

ＲＡＭ１３は、情報を一時的に格納する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する。表示部１４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬＤ（Electro Luminescent Display）等で構成され、ＣＰＵ１１からの表示信号に従って各種表示を行う。

ＲＯＭ１５は、各種プログラム、各種データ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、平面アンテナ３０と接続され、平面アンテナ３０を用いてＧＳＭ方式の通信により基地局と情報の送受信を行う。本実施の形態では、ＧＳＭ方式の通信として、共振周波数帯域が約８００［ＭＨｚ］帯（周波数ｆ２帯域）と、約１９００［ＭＨｚ］帯（周波数ｆ１帯域）と、のマルチバンドの無線通信を行う例を説明する。平面アンテナ３０も、これらの共振周波数帯にマッチングされている。しかし、これに限定されるものではなく、平面アンテナ３０及び無線通信部１６が、他の共振周波数帯や、他の無線通信方式の無線通信を行う構成としてもよい。

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。

無線ＬＡＮ通信部１８は、アンテナ１８ａと接続され、アンテナ１８ａを介して無線ＬＡＮ通信方式によりアクセスポイントと情報の送受信を行う。

スキャナ部１９は、レーザ光等の発光部、受光部、ゲイン回路、二値化回路等を備える。スキャナ部１９において、発光部から出射された光がバーコードに照射され、その反射光が受光部により受光されて電気信号に変換され、その電気信号がゲイン回路により増幅され、二値化回路により白黒のバーコードイメージのデータに変換される。このように、スキャナ部１９は、バーコードイメージを読み取り、そのバーコードイメージのデータをＣＰＵ１１に出力する。

Ｉ／Ｆ２０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／Ｆ２０は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）方式の有線通信部である。

次いで、図４を参照して、平面アンテナ３０の構成を説明する。図４に、平面アンテナ３０の構成を示す。平面アンテナ３０は、フィルム３０Ａと、アンテナ導体部３０Ｂと、絶縁層３０Ｃと、を備えて構成される。フィルム３０Ａは、ＦＰＣ（Flexible PrintCircuit）のフィルムであり、平面状のポリイミド等の絶縁体により構成されている。アンテナ導体部３０Ｂは、一枚からなる銅箔等の平面状の導体により構成され、フィルム３０Ａ上にプリント配線されている。絶縁層３０Ｃは、例えばＦＰＣのフィルムとして平面状の絶縁体により構成され、フィルム３０Ａ及びアンテナ導体部３０Ｂ上に形成されている。絶縁層３０Ｃは、ハンダ付け用の穴部３０Ｃ１，３０Ｃ２を有する。

アンテナ導体部３０Ｂは、アンテナ部３１０と、第１の導体部としてのグランド部３２０と、備えて構成される。アンテナ部３１０に給電され、グランド部３２０が接地される。アンテナ部３１０は、第１のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント３１１と、第１のショートスタブとしてのショートスタブ３１２，３１３と、第２のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント３１４と、第２のショートスタブとしてのショートスタブ３１５，３１６と、を有する。グランド部３２０は、グランドエレメント３２１と、螺子穴３２２とを有する。

アンテナエレメント３１１は、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２のうち高い共振周波数ｆ１での共振用のアンテナエレメントである。また、アンテナエレメント３１１は、グランドエレメント３２１近傍に頂点を有する略三角形状である。

このアンテナエレメント３１１の頂点部分（穴部３０Ｃ１の位置に対応）と、グランドエレメント３２１の前記頂点部分にこれに対向する部分（穴部３０Ｃ２の位置に対応）との間に、同軸ケーブル４０がハンダ付けにより接続され、この接続部分を給電点Ｐという。

アンテナエレメント３１１は、長手方向の一端がショートスタブ３１２に接続され、ショートスタブ３１２の接続位置から所定距離をおいてショートスタブ３１３と接続されている。また、ショートスタブ３１２は、グランドエレメント３２１に接続される。ショートスタブ３１３は、ショートスタブ３１２とグランドエレメント３２１との接続位置から所定距離をおいてグランドエレメント３２１と接続される。

アンテナエレメント３１４は、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２のうち低い共振周波数ｆ２での共振用のアンテナエレメントである。アンテナエレメント３１４は、帯状であり、その途中で折れ曲がり部分を有する。この折れ曲がり部分は、平面アンテナ３０の収納スペースに合せたものであり、この形状に限定されるものではない。アンテナエレメント３１４は、長手方向の一端がショートスタブ３１５に接続され、ショートスタブ３１５の接続点から所定距離を空けてショートスタブ３１６と接続されている。また、ショートスタブ３１５は、アンテナエレメント３１１の長手方向の中間部分の所定位置に接続される。また、アンテナエレメント３１１、アンテナエレメント３１４、グランドエレメント３２１の長手方向は、平行に配置されている。

グランドエレメント３２１は、台形であるが、この形に限定されるものではない。グランドエレメント３２１は、螺子穴３２２を介する螺子の螺合により、シャーシ部５に固定接続されるとともに、電気的に導通される。このため、グランド部３２０及びシャーシ部５が一体的にグランドとして機能する。

次いで、図５を参照して、給電点Ｐにおける平面アンテナ３０と同軸ケーブル４０との接続を説明する。図５に、平面アンテナ３０と同軸ケーブル４０との接続構成を示す。但し、図５上、フィルム３０Ａ、絶縁層３０Ｃが省略されている。

同軸ケーブル４０は、中心から外側へ、銅線等の芯線４１、ポリエチレン等の絶縁体４２、網状の銅線等の外部導体４３、絶縁体としての保護被覆部４４を順に同心円状に備えて構成される。同軸ケーブル４０の一端の芯線４１が、穴部３０Ｃ１を通してアンテナエレメント３１１とハンダ付けにより接続され、外部導体４３が穴部３０Ｃ２を通してグランドエレメント３２１とハンダ付けにより接続されている。

同軸ケーブル４０の他端は、ＧＳＭモジュール５ａに接続される。同軸ケーブル４０の他端の芯線４１がＧＳＭモジュール５ａの給電用端子に接続され、同じく外部導体４３がＧＳＭモジュール５ａのグランドに接続される。ＧＳＭモジュール５ａから同軸ケーブル４０を介して給電点Ｐに高周波電力が給電される。

次に、図６〜図１０を参照して、平面アンテナ３０について詳細に説明する。以下、説明及び図を簡単にするため、平面アンテナ３０におけるアンテナ導体部３０Ｂについて説明し、フィルム３０Ａ及び絶縁層３０Ｃについて図示及び説明を省略する。

先ず、基本的なマルチバンドの平面アンテナ５０の動作原理を説明する。図６に、基本的なマルチバンドの平面アンテナ５０の構成を示す。平面アンテナ５０は、周波数Ｆ１，ｆ２で共振するアンテナとする。

図６に示すように、平面アンテナ５０は、アンテナ部５１０と、グランド部５２０と、を備えて構成される。アンテナ部５１０は、矩形の、アンテナエレメント５１１、ショートスタブ５１２，５１３、アンテナエレメント５１４、ショートスタブ５１５を有する。

アンテナエレメント５１１は、長手方向がグランド部５２０に平行に配置され、ショートスタブ５１２，５１３を介してグランド部５２０と接続されている。アンテナエレメント５１４は、長手方向がアンテナエレメント５１１の長手方向に平行に配置され、ショートスタブ５１５を介してアンテナエレメント５１１と接続されている。また、ショートスタブ５１３の一端とグランド部５２０との間に給電点Ｐが設けられている。

また、グランド部５２０、ショートスタブ５１３、アンテナエレメント５１１、ショートスタブ５１２により微小ループ部分が構成され、このループ部分にループ電流が流れることにより、インピーダンス整合がとられ、共振の深さが調整されている。

電流が流れるルートとしてのショートスタブ５１２、アンテナエレメント５１１を通るルートの長さＬ３は、共振周波数ｆ１の波長λ１の１／４倍に設定されている。同じく、電流が流れるルートとしてのショートスタブ５１２、アンテナエレメント５１１、ショートスタブ５１５、アンテナエレメント５１４を通るルートの長さＬ４が、共振周波数ｆ２の波長λ１の１／４倍に設定されている。このため、平面アンテナ５０は、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２帯の電波の送受信時に共振されて、高いゲインが得られるマルチバンドのアンテナとして機能する。

このように、平面アンテナ５０は、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２帯のマルチバンドアンテナであるが、各周波数帯において共振するモードが少ないため、その帯域幅も比較的狭い。

次いで、本実施の形態の平面アンテナ３０を説明する。先ず、平面アンテナ３０は、平面アンテナ５０と同様に、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２（ｆ１＞ｆ２）で共振するアンテナである。電流が流れるルートとしてのショートスタブ３１２，３１３、アンテナエレメント３１１を通るルートの長さは、共振周波数ｆ１の波長λ１の１／４倍に設定されている。また、電流が流れるルートとしてのショートスタブ３１２，３１３、アンテナエレメント３１１、ショートスタブ３１５，３１６、アンテナエレメント３１４を通るルートの長さは、共振周波数ｆ２の波長λ２の１／４倍に設定されている。

次いで、平面アンテナ３０の共振周波数の広帯域化のための構成について説明する。図７に、平面アンテナ３０を流れる電流のルートを示す。

図７に示すように、平面アンテナ３０は、アンテナ部３１０と、グランド部３３０と、を有するものとする。グランド部３３０とは、グランド部３２０とシャーシ部５とを一体とみなしたグランド部である。

アンテナエレメント３１１を略三角形にしたことで、アンテナエレメント３１１の三角形の頂点近傍の給電点Ｐと長手方向の両端との間の内側寄りに、電流が流れる複数の長さのルート（複数のモード）ができ、異なるモードで共振することで、電流が流れる複数の長さのルートを確保できる。このルートの長さは、周波数の大きさによって変わる。このため、複数の長さのルートにより、共振周波数帯が広帯域化する。

次いで、平面アンテナ３０の共振周波数の広帯域化のための別の構成について説明する。図８に、平面アンテナ３０における周波数及びＳパラメータの関係と、周波数ｆ２の付近の周波数における共振時の電流のルートと、を示す。Ｓパラメータとは、散乱行列（S行列）または散乱パラメータとも呼ばれるもので、回路網の通過・反射電力特性を表現するものである。

図８に示すように、周波数に対するＳパラメータは、周波数ｆ１，ｆ２を中心として低くなっており、その周波数ｆ１，ｆ２を共振周波数とした帯域幅で高いゲインが得られる。この周波数ｆ１，ｆ２を中心としたＳパラメータが低い部分が広く、その共振周波数の帯域幅が広くなっている。

平面アンテナ５０に比べて、平面アンテナ３０では、周波数ｆ２に共振するアンテナエレメント３１４が、ショートスタブ３１５とともに、ショートスタブ３１６により、周波数ｆ１に共振するアンテナエレメント３１１とショートされている。図８に示すように、周波数ｆ２の帯域内において、共振する周波数が周波数ｆ２よりも低い場合に、電流は、ショートスタブ３１２、アンテナエレメント３１１、ショートスタブ３１５、アンテナエレメント３１４を通るルートを流れる。

共振する周波数が周波数ｆ２の帯域の中心付近である場合に、電流は、ショートスタブ３１２、アンテナエレメント３１１、ショートスタブ３１５、アンテナエレメント３１４のルートと、ショートスタブ３１２、アンテナエレメント３１１、ショートスタブ３１６、アンテナエレメント３１４のルートと、を通るルートを流れる。共振する周波数が周波数ｆ２よりも高い場合に、電流は、ショートスタブ３１２、アンテナエレメント３１１、ショートスタブ３１６、アンテナエレメント３１４を通るルートを流れる。

このため、ショートスタブ３１６を設けたことにより、電流が集中する場所が変化することで複数の長さのアンテナエレメントが存在するのと同じ効果があり、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２のうち、低い周波数ｆ２の共振周波数帯の帯域幅を広くすることができる。

次いで、平面アンテナ３０におけるインピーダンス整合について説明する。図９に、給電点Ｐ付近のアンテナエレメント３１１及びグランドエレメント３２１を示す。

図９に示すように、アンテナエレメント３１１は、給電点Ｐを中心として、グランドエレメント３２１に対して角度θ１，θ２の角度を有する略三角形状を有する。角度θ１，θ２が大きくなると、給電点Ｐから見たインピーダンスが高くなる。また、角度θ１，θ２が小さくなると、給電点Ｐから見たインピーダンスが低くなる。角度θ１，θ２を調整することにより、給電点Ｐから見たインピーダンスの整合がとられる。

次いで、グランド部３３０の形状及び大きさについて説明する。図１０（ａ）に、平面アンテナ３０における共振周波数ｆ１の電波の放射時の単位長さあたりの電流量の分布を示す。図１０（ｂ）に、平面アンテナ３０における共振周波数ｆ２の電波の放射時の単位長さあたりの電流量の分布を示す。図１０（ａ），（ｂ）において、描かれた色が黒から白くなるにつれて単位長さあたりの電流量が大きくなっていくものとする。

図２（ａ）及び図１０（ａ），（ｂ）に示すように、平面アンテナ３０において、グランド部３３０の短手方向（水平方向）の辺Ｓ１の長さを長さＬ１とし、長手方向（垂直方向）の辺Ｓ２の長さを長さＬ２とする。但し、水平方向、垂直方向とは、ハンディターミナル１の使用時に、地面に対して水平方向、垂直方向である方向をいう。長さＬ１を、高い共振周波数ｆ１の波長λ１の１／４倍の長さとし、長さＬ２を、低い共振周波数ｆ２の波長λ２の１／４倍の長さとした。

図１０（ａ）に示すように、平面アンテナ３０は、共振周波数ｆ１の電波放射時に、辺Ｓ１付近が共振して電流が集中しており、放射される電波が水平偏波となる。図１０（ｂ）に示すように、平面アンテナ３０は、共振周波数ｆ２の電波放射時に、辺Ｓ２付近が共振して電流が集中しており、放射される電波が垂直偏波となる。このように、平面アンテナ３０から送受信する電波の偏波方向を変えることができる。

基地局は、垂直偏波の電波を送受信する。周波数の低い電波は反射が小さいため、低い共振周波数ｆ２の電波を基地局に合せて垂直偏波にすることが好ましい。このため、グランド部３３０の垂直方向の辺Ｓ２の長さを共振周波数ｆ２に対応させている。

次に、平面アンテナ３０の製造について説明する。図１１（ａ）に、フィルム３０Ａ、アンテナ導体部３０Ｂ、絶縁層３０Ｃの斜視構成を示す。図１１（ｂ）に、フィルム３０Ａ、アンテナ導体部３０Ｂ、絶縁層３０Ｃの断面構成を示す。

図１１（ａ）に示すように、先ず、アンテナ導体部３０Ｂが、フィルム３０Ａ上に形成される。アンテナ導体部３０Ｂの形成は、フィルム３０Ａに対するエッチングや、接着剤、両面テープによる貼り付け等の方法により実現される。

そして、絶縁層３０Ｃは、アンテナ導体部３０Ｂが形成されたフィルム３０Ａ上に形成される。絶縁層３０Ｃの形成は、ＦＰＣ等のフィルム貼り付けにより実現されるが、これに限定されるものではなく、絶縁用の塗料を塗布する方法等によってもよい。絶縁用の塗料とは、例えば、絶縁性の紫外線効果樹脂等のレジスト材料である。また、穴部３０Ｃ１，３０Ｃ２が給電点Ｐのハンダ付け位置に設定されるように、絶縁層３０Ｃが形成される。

そして、図１１（ａ），（ｂ）に示す絶縁層３０Ｃの穴部３０Ｃ１，３０Ｃ２に、図５で示したように、同軸ケーブル４０がハンダ付けされる。ハンダ付けを行う製造者は、予め設けられた穴部３０Ｃ１，３０Ｃ２にハンダ付けすればよく、熟練していない人でも容易にハンダ付けでき、ハンダ付け位置のずれを防ぐことができる。また、不要なフィルム３０Ａ、絶縁層３０Ｃは、削除される。

以上、本実施の形態によれば、平面アンテナ３０において、アンテナエレメント３１１は、ショートスタブ３１２，３１３によりグランド部３２０と接続され、グランド部３２０との間に給電点Ｐが設けられ、グランド部３２０に沿って給電点Ｐと離れるにつれてグランド部３２０との距離が大きくなる角度を有する三角形状であり、低い周波数ｆ１と共振する長さを有する。アンテナエレメント３１４は、高い共振周波数ｆ２と共振する長さを有する。このため、アンテナエレメント３１１に複数の長さのアンテナ電流のルートが存在するので、共振周波数ｆ１，ｆ２帯の各帯域幅を広くできるとともに、平面アンテナ３０（アンテナ部３１０、グランド部３２０）が平面状であるので、その収納スペースを小さくできる。また、平面アンテナ３０を有するハンディターミナル１において、共振周波数ｆ１，ｆ２帯の各帯域幅が広い無線通信を行うことができる。

また、アンテナエレメント３１４が、２本のショートスタブ３１５，３１６によりアンテナエレメント３１１と接続される。このため、周波数ｆ２付近の周波数において、ショートスタブ３１５，３１６の少なくとも一つを電流が流れる複数のルートが存在するので、共振周波数ｆ２帯の帯域幅を広くできる。

また、グランド部３３０は、辺Ｓ１の長さが共振周波数ｆ１の電波の波長λ１の１／４倍であり、辺Ｓ２の長さが共振周波数ｆ２の電波の波長λ２の１／４倍である。このため、平面アンテナ３０から放射される電波の偏波方向を変えることができ、ゲインを高めることができる。特に、ハンディターミナル１の使用時に垂直となる辺Ｓ２を低い共振周波数ｆ２に対応させるので、ゲインが小さい共振周波数ｆ２の電波の偏波方向を基地局と同じ垂直偏波にでき、ゲインを高めることができる。

また、グランド部３３０は、フィルム３０Ａ上に形成されたグランド部３２０及びシャーシ部５からなる。このため、グランドとしてシャーシ部５を利用でき、平面アンテナ３０（アンテナ部３１０、グランド部３２０）及びその収納スペースをより小さくすることができる。また、グランド部３２０の材料が少なくてすむので、低コスト化が実現できる。

また、平面アンテナ３０は、絶縁層３０Ｃを有する。このため、ハンディターミナル１における平面アンテナ３０の実装密度を高めても、他部品やケーブル等とアンテナ導体部３０Ｂとがショートすることを防ぐことができる。

また、絶縁層３０Ｃは、給電点Ｐにおける同軸ケーブル４０のハンダ付け用の穴部３０Ｃ１，３０Ｃ２を有する。このため、製造段階でのハンダ付け位置を固定して規定することができ、製造バラツキによるアンテナ性能の変化を無くすことができる。

（第１の変形例）
図１２（ａ），（ｂ）を参照して、上記実施の形態の第１の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、ハンディターミナル１における平面アンテナ３０を、平面アンテナ６０ａ，６０ｂに代えた構成であり、平面アンテナ６０ａ，６０ｂの構成を主として説明し、他の構成の説明を省略する。

図１２（ａ）に、平面アンテナ６０ａの構成を示す。図１２（ａ）に示すように、平面アンテナ６０ａは、アンテナ導体部として、アンテナ部６１０ａと、グランド部６３０と、を備えて構成される。アンテナ部６１０ａは、第１のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント６１１と、第１のショートスタブとしてのショートスタブ６１２と、第２のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント６１４と、第２のショートスタブとしてのショートスタブ６１５，６１６と、を有する。但し、グランド部６３０は、アンテナ導体部のグランド部分と、シャーシ部５とを含めたものとする。アンテナエレメント６１１、アンテナエレメント６１４、ショートスタブ６１５，６１６、グランド部６３０は、それぞれ順に、平面アンテナ３０のアンテナエレメント３１１、アンテナエレメント３１４、ショートスタブ３１５，３１６、グランド部３３０と同様である。

また、平面アンテナ６０ａは、アンテナエレメント６１１とグランド部６３０との間に給電点Ｐが設けられる。また、平面アンテナ６０ａは、平面アンテナ３０のフィルム３０Ａ及び絶縁層３０Ｃと同様に、フィルム及び絶縁層（図示略）を有する。

平面アンテナ６０ａは、２本のショートスタブ３１２，３１３に代えて１本のショートスタブ６１２が設けられ、アンテナエレメント６１１の一端がショートスタブ６１２によりグランド部３３０にショートされる。ショートスタブ６１２は、ショートスタブ３１２，３１３の間の空き領域が埋められた形状及び幅を有する。

本変形例の平面アンテナ６０ａによれば、平面アンテナ３０と同様の効果を奏する。というのは、ショートスタブ６１２を流れる電流は、その左右端部に集中するので、ショートスタブ６１２がショートスタブ３１２，３１３と同様の機能を有するからである。また、エレメントアンテナ６１１とグランド部６３０とを接続するショートスタブが３以上である構成としてもよい。

図１２（ｂ）に、平面アンテナ６０ｂの構成を示す。図１２（ｂ）に示すように、平面アンテナ６０ｂは、アンテナ導体部として、アンテナ部６１０ｂと、グランド部６３０と、を備えて構成される。アンテナ部６１０ｂは、アンテナエレメント６１１と、ショートスタブ６１２と、アンテナエレメント６１４と、第２のショートスタブとしてのショートスタブ６１７と、を備えて構成される。また、平面アンテナ６０ｂは、平面アンテナ３０のフィルム３０Ａ及び絶縁層３０Ｃと同様に、フィルム及び絶縁層（図示略）を有する。

平面アンテナ６０ｂは、２本のショートスタブ６１５，６１６に代えて１本のショートスタブ６１７が設けられ、アンテナエレメント６１４の一端がショートスタブ６１７によりアンテナエレメント６１１にショートされる。ショートスタブ６１７は、ショートスタブ６１５，６１６の間の空き領域が埋められた形状及び幅を有する。

本変形例の平面アンテナ６０ｂによれば、平面アンテナ３０と同様の効果を奏する。というのは、ショートスタブ６１７を流れる電流は、その左右端部に集中するので、ショートスタブ６１７がショートスタブ６１５，６１６と同様の機能を有するからである。また、エレメントアンテナ６１１とエレメントアンテナ６１４とを接続するショートスタブが３以上である構成としてもよい。

（第２の変形例）
図１３を参照して、上記実施の形態の第２の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、ハンディターミナル１における平面アンテナ３０を、平面アンテナ７０に代えた構成であり、平面アンテナ７０の構成を主として説明し、他の構成の説明を省略する。

図１３に、平面アンテナ７０の構成を示す。図１３に示すように、平面アンテナ７０は、アンテナ導体部として、アンテナ部７１０と、グランド部７３０と、を備えて構成される。アンテナ部７１０は、第１のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント７１１と、第１のショートスタブとしてのショートスタブ７１２と、第２のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント７１４と、第２のショートスタブとしてのショートスタブ７１５，７１６と、を有する。但し、グランド部７３０は、アンテナ導体部のグランド部分と、シャーシ部５とを含めたものとする。アンテナエレメント７１４、ショートスタブ７１５，７１６、グランド部７３０は、それぞれ順に、平面アンテナ３０のアンテナエレメント３１４、ショートスタブ３１５，３１６、グランド部３３０と同様である。また、平面アンテナ７０は、平面アンテナ３０のフィルム３０Ａ及び絶縁層３０Ｃと同様に、フィルム及び絶縁層（図示略）を有する。

アンテナエレメント７１１は、直角三角形状を有し、その図１３下側の頂点部分とグランド部７３０との間に給電点Ｐが設けられる。つまり、アンテナエレメント７１１は、グランド部７３０の上辺に沿って給電点Ｐから離れるにつれてグランド部７３０との距離を広げていくような所定の角度を有する形状となっている。

ショートスタブ７１２は、ショートスタブ７１５の下に位置する。アンテナエレメント７１１がショートスタブ７１２によりグランド部７３０にショートされている。アンテナエレメント７１１、グランド部７３０、ショートスタブ７１２により、ループが形成されている。

本変形例の平面アンテナ７０によれば、平面アンテナ３０と同様の効果を奏する。また、平面アンテナ７０のように、アンテナエレメントとグランド部との間に設けられる給電点Ｐの位置は、ショートスタブで構成されるループ内の他の位置に変更してもよく、少なくとも、共振周波数ｆ１に対応するアンテナエレメントが、グランド部の上辺に沿って給電点Ｐから離れるにつれて、グランド部との距離を広げていく角度を有する形状となっていればよい。

（第３の変形例）
図１４を参照して、上記実施の形態の第３の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、ハンディターミナル１における平面アンテナ３０を、平面アンテナ８０に代えた構成であり、平面アンテナ８０の構成を主として説明し、他の構成の説明を省略する。

図１４に、平面アンテナ８０の構成を示す。図１４に示すように、平面アンテナ８０は、アンテナ導体部として、アンテナ部８１０と、第１の導体部としてのグランド部８２０と、を備えて構成される。アンテナ部８１０は、第１のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント８１１と、第１のショートスタブとしてのショートスタブ８１２，８１３と、第２のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント８１４と、第２のショートスタブとしてのショートスタブ８１５，８１６と、を有する。アンテナエレメント８１１、ショートスタブ８１２，８１３、アンテナエレメント８１４、ショートスタブ８１５，８１６、グランド部は、それぞれ順に、平面アンテナ３０のアンテナエレメント３１１、ショートスタブ３１２，３１３、アンテナエレメント３１４、ショートスタブ３１５，３１６と同様である。

平面アンテナ３０においては、フィルム３０Ａ及び絶縁層３０Ｃに挟まれた導体であるグランド部３２０をシャーシ部５と一体としてグランド部３３０と考えた。平面アンテナ８０は、フィルム及び絶縁層に挟まれた平面状の導体であるグランド部８２０を有する。アンテナ部８１０は、アンテナエレメント８１１とグランド部８２０との間に給電点Ｐが設けられる。また、グランド部８２０は、シャーシ部５に直接的に電気的に接続されない。

グランド部８２０は、グランド部３３０と同様に、長方形とし、その短手方向の長さを長さＬ１とし、長手方向の長さを長さＬ２とする。長さＬ１は、高い共振周波数ｆ１の波長λ１の１／４倍の長さに設定される。長さＬ２は、低い共振周波数ｆ２の波長λ２の１／４倍の長さに設定される。

本変形例の平面アンテナ８０によれば、平面アンテナ３０と同様の効果を奏するとともに、平面アンテナ８０のグランド部８２０を、フィルム、導体及び絶縁体により、一体的に製造できる。

なお、上記実施の形態及び各変形例における記述は、本発明に係る平面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各変形例では、電子機器としてハンディターミナルを用いる構成としたが、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話、携帯通信端末、携帯型コンピュータ等の無線通信機能を有する携帯機器等、他の電子機器としてもよい。

また、上記実施の形態において、アンテナエレメント３１１が長方形等であり、アンテナエレメント３１１とアンテナエレメント３１４とを接続するショートスタブが複数ある構成としてもよい。また、グランド部が、シャーシ部５等のアンテナ導体部でないグランドの部品のみからなる構成としてもよい。また、上記実施の形態及び各変形例のうち少なくとも２つを適宜組み合わせることとしてもよい。

また、上記実施の形態及び各変形例では、グランド部が矩形であり、水平方向の長さＬ１が高い共振周波数ｆ１に対応し、垂直方向の長さＬ２が低い共振周波数ｆ２に対応するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、水平方向の長さＬ１が共振周波数ｆ２に対応し、垂直方向の長さＬ２が共振周波数ｆ１に対応するものとてもよい。

また、上記実施の形態及び各変形例では、平面アンテナが、２つの周波数帯で共振するマルチバンドのアンテナである構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、平面アンテナのアンテナエレメントの数を３以上とし、各アンテナエレメントの長さに対応して３つ以上の周波数帯で共振するマルチバンドのアンテナである構成としてもよい。

ここで、３つの共振周波数帯を有する平面アンテナの一例を説明する。図１５に、３つの共振周波数帯を有する平面アンテナ９０の構成を示す。

図１５に示すように、平面アンテナ９０は、アンテナ導体部として、アンテナ部９１０と、グランド部９３０と、を備えて構成される。アンテナ部９１０は、第１のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント９１１と、第１のショートスタブとしてのショートスタブ９１２，９１３と、第２のアンテナエレメントとしてのアンテナエレメント９１４と、第２のショートスタブとしてのショートスタブ９１５，９１６と、アンテナエレメント９１７と、ショートスタブ９１８と、を有する。但し、グランド部９３０は、アンテナ導体部のグランド部分と、シャーシ部５とを含めたものとする。アンテナエレメント９１１、ショートスタブ９１２，９１３、アンテナエレメント９１４、ショートスタブ９１５，９１６、グランド部９３０は、それぞれ順に、平面アンテナ３０のアンテナエレメント３１１、ショートスタブ３１２，３１３、アンテナエレメント３１４、ショートスタブ３１５，３１６、グランド部３３０と同様である。

アンテナエレメント９１７は、ショートスタブ９１８によりアンテナエレメント９１４に接続される。アンテナエレメント９１４の端部（ショートスタブ９１５との接続側）と、アンテナエレメント９１７の端部とは、ショートスタブ９１８により接続されている。アンテナエレメント９１１は、周波数ｆ１で共振する長さを有する。アンテナエレメント９１４は、周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で共振する長さを有する。アンテナエレメント９１７は、周波数ｆ１と周波数ｆ２との間の周波数ｆ３で共振する長さを有する。但し、この共振周波数は、ｆ２＜ｆ３＜ｆ１の関係に限定されるものではなく、例えば、ｆ３＜ｆ２＜ｆ１としてもよい。

上記共振周波数が３つ以上ある構成では、グランド部の形状を、台形等、３以上の異なる長さの辺を有する形状とし、各辺が各共振周波数に対応する長さ（共振周波数の電波の波長の１／４倍の長さ）である構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び各変形例では、平面アンテナの絶縁層がケース２側にある構成としたが、これに限定されるものではない。平面アンテナのフィルムがケース２側にある構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び各変形例の平面アンテナにおいて、アンテナ導体部が無い部分にフィルム及び絶縁層を貫通する穴部を設ける構成としてもよい。例えば、この穴部を他の絶縁体の部品、例えば、ケース２等の絶縁体の支持部品が通る構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び各変形例における平面アンテナと、電子機器としてのハンディターミナル１と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ハンディターミナルの正面図である。（ａ）は、ハンディターミナルの背面の透視図である。（ｂ）は、ハンディターミナルの側面の透視図である。（ｃ）は、ハンディターミナルの上面の透視図である。ハンディターミナルの回路構成を示すブロック図である。実施の形態の平面アンテナの構成を示す図である。実施の形態の平面アンテナと同軸ケーブルとの接続構成を示す図である。基本的なマルチバンドの平面アンテナの構成を示す図である。実施の形態の平面アンテナを流れる電流のルートを示す図である。実施の形態の平面アンテナにおける周波数及びＳパラメータの関係と、第２の周波数の付近の周波数における共振時の電流のルートと、を示す図である。給電点Ｐ付近のアンテナエレメント及びグランドエレメントを示す。（ａ）は、実施の形態の平面アンテナにおける第１の共振周波数の電波の放射時の単位長さあたりの電流量の分布を示す図である。（ｂ）は、平面アンテナにおける第２の共振周波数の電波の放射時の単位長さあたりの電流量の分布を示す図である。（ａ）は、フィルム、アンテナ導体部、絶縁層を示す斜視図である。（ｂ）は、フィルム、アンテナ部、絶縁層を示す断面図である。（ａ）は、第１の変形例の平面アンテナの構成を示す図である。（ｂ）は、第１の変形例の別の平面アンテナの構成を示す図である。第２の変形例の平面アンテナの構成を示す図である。第３の変形例の平面アンテナの構成を示す図である。３つの共振周波数帯を有する平面アンテナの構成を示す図である。

符号の説明

１ハンディターミナル
２ケース
３Ａ，３Ｂトリガキー
３Ｃ各種キー
３ａキー基板
４メイン基板
５シャーシ部
５ａＧＳＭモジュール
６電池
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
１８ａアンテナ
１８無線ＬＡＮ通信部
１９スキャナ部
２０Ｉ／Ｆ
２１バス
３０，６０ａ，６０ｂ，７０，８０，９０平面アンテナ
３０Ａフィルム
３０Ｂアンテナ導体部
３０Ｃ絶縁層
３０Ｃ１，３０Ｃ２穴部
３１０，６１０ａ，６１０ｂ，７１０，８１０，９１０アンテナ部
３１１，３１４，６１１，６１４，７１１，７１４，８１１，８１４，９１１，９１４，９１７アンテナエレメント
３１２，３１３，３１５，３１６，６１２，６１５，６１６，６１７，７１２，７１５，７１６，８１２，８１３，８１５，８１６，９１２，９１３，９１５，９１６，９１８ショートスタブ
３２１グランドエレメント
３２２螺子穴
３２０，３３０，６３０，７３０，８２０，９３０グランド部
４０同軸ケーブル
４１芯線
４２絶縁体
４３外部導体
４４保護被覆部
５０平面アンテナ
５１０アンテナ部
５１１，５１４アンテナエレメント
５１２，５１３，５１５ショートスタブ
５２０グランド部
Ｐ給電点

Claims

平面状の絶縁体のフィルムと、
前記フィルム上に形成された平面状の導体のアンテナ部と、
接地される導体のグランド部と、を備え、
前記アンテナ部は、
少なくとも１つの第１のショートスタブと、
前記第１のショートスタブにより前記グランド部に接続され、前記グランド部との間に給電点が設けられ、前記グランド部に沿って当該給電点と離れるにつれて当該グランド部との距離が大きくなる角度を有する略三角形状の第１のアンテナエレメントと、
第２のショートスタブと、
前記第２のショートスタブにより前記第１のアンテナエレメントに接続される第２のアンテナエレメントと、
を備える平面アンテナ。
前記第２のショートスタブは、複数である請求項１に記載の平面アンテナ。
平面状の絶縁体のフィルムと、
前記フィルム上に形成された平面状の導体のアンテナ部と、
接地される導体のグランド部と、を備え、
前記アンテナ部は、
少なくとも１つの第１のショートスタブと、
前記第１のショートスタブにより前記グランド部に接続され、前記グランド部との間に給電点が設けられる第１のアンテナエレメントと、
複数の第２のショートスタブと、
前記第２のショートスタブにより前記第１のアンテナエレメントと接続された第２のアンテナエレメントと、
を備える平面アンテナ。
前記アンテナ部は、前記第１のアンテナエレメントが第１の共振周波数に共振する長さを有すると共に、前記第２のアンテナエレメントが第２の共振周波数に共振する長さを有するものであり、
前記グランド部は、長方形に形成されており、
前記グランド部の短辺の長さは、前記アンテナ部における第１の共振周波数の電波の波長の１／４倍の長さに設定され、
前記グランド部の長辺の長さは、前記アンテナ部の第１の共振周波数よりも周波数が低い前記アンテナ部の第２の共振周波数の電波の波長の１／４倍の長さに設定されている請求項１から３のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
前記グランド部は、前記フィルム上に形成された平面状の第１の導体部と、前記フィルム上に形成されていない第２の導体部と、の少なくとも１つである請求項１から４のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
前記アンテナ部及び前記グランド部上に形成された絶縁層を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
前記絶縁層は、前記給電点における給電ケーブルのハンダ付け位置に、穴部を有する請求項６に記載の平面アンテナ。
請求項１から７のいずれか一項に記載の平面アンテナと、
前記平面アンテナを介して外部機器と通信する通信手段と、
前記通信手段を制御する制御手段と、
を備える電子機器。