JP4841398B2

JP4841398B2 - ループアンテナ、アンテナ基板、アンテナ一体モジュールおよび通信機器

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Publication number: JP4841398B2
Application number: JP2006292381A
Authority: JP
Inventors: 好正杉本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008109561A

Description

本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）、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、アンテナ基板、アンテナ一体モジュール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ループアンテナ、アンテナ基板、アンテナ一体モジュール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１０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１０において、１１１は中央部に帯状の開口１１２を有する平面状のアンテナ導体、１２１は開口１１２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縁部に形成された給電回路である。

図１０に示す広帯域のループアンテナ１１０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１３０を広帯域化させたものである。図１１に示すループアンテナ１３０においては、アンテナ導体１３１の１周の長さが約１波長に当たる周波数で共振する。図１０に示す広帯域のループアンテナ１１０は、１周の長さの異なる複数の１波長線状導体のループアンテナが、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。すなわち、ループアンテナ１１０においては、各１波長線状導体のループアンテナの１周の長さが、開口１１２の周囲の長さに相当する比較的短いものから、アンテナ導体１１１の外周の長さに相当す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。電流分布は図１１に示されたループアンテナ１３０と同様であることから、ループアンテナ１１０は、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。また、このとき開口１１２に沿って開口１１２を貫く磁界が生じる。

しかし、図１０に示すような広帯域の送受信が可能な板状のループアンテナ１１０は、偏波がＸ方向の電波を送受信することはできるが、偏波がＹ方向の電波を送受信できず、送受信する電波の偏波が一定でない移動体通信においては、電波の送受信の効率が悪い。

そこで、偏波の方向が異なる２つの電波を双方送受信可能にする方法、すなわち偏波共用化の手法として、図１０に示すループアンテナ１１０を、図１２に示すように互いに９０°回転させた位置関係で、平行方向に並べる手法が知られている。図１２の構成によれば、第１のループアンテナ１１０Ａは、偏波がＸ方向の電波を送受信でき、第２のループアンテナ１１０Ｂは偏波がＹ方向の電波を送受信できるため、Ｘ方向、Ｙ方向双方の偏波の電波を送受信可能、すなわち偏波共用可能となる。

また、他の偏波共用化の手法として、１波長線状導体のループアンテナの場合と同様に（例えば、特許文献１参照）、図１０に示すループアンテナ１１０を、図１３に示すように互いに９０°回転させた位置関係で、垂直方向に並べる手法が知られている。図１３の構成によれば、第１のループアンテナ１１０Ａは、偏波がＸ方向の電波を送受信でき、第２のループアンテナ１１０Ｂは偏波がＹ方向の電波を送受信できるため、Ｘ方向、Ｙ方向双方の偏波の電波を送受信可能、すなわち偏波共用可能となる。
特開平１０−１２６１４９号公報

しかしながら、図１２に示す構成により偏波共用化を行う場合、ループアンテナを２個平行に並べる必要があるため、アンテナの実装面積が大きくなり、ループアンテナを搭載する機器の大型化を招くという問題を誘発する。

また、図１３に示す構成により偏波共用化を行なう場合、第１のループアンテナ１００と第２のループアンテナ２００の距離ｈが、使用する周波数の半波長以下であると、互いのアンテナ同士が干渉しあい、アンテナ特性が劣化するという問題を誘発する。また、アンテナ特性の劣化を防ぐために、第１のループアンテナ１００と第２のループアンテナ２００の距離ｈを使用する周波数の半波長以上にすると、アンテナの垂直方向の長さ（高さ）が大きくなり、ループアンテナを搭載する機器の大型化を招くという問題を誘発する。

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、小型で広帯域な偏波共用ループアンテナを提供すること、およびそのようなループアンテナを有するアンテナ基板、アンテナ一体モジュールおよび通信機器を提供することにある。

本発明の第１のループアンテナは、帯状の第１の開口と、該第１の開口に対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口とを有する平面状のアンテナ導体と、該アンテナ導体の縁部において、前記第1の開口の長手方向の延長線上に位置するように形成された、該アンテナ導体の給電回路とを備えることを特徴とする。

また、上記第１のループアンテナにおいて、好ましくは、前記アンテナ導体は、正方形状であり、前記第２の開口は、前記第１の開口に対して該第１の開口の長手方向における中央部で垂直に交わる。

本発明の第２のループアンテナは、帯状の第１の開口と、該第１の開口に対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口とを有する平面状のアンテナ導体を一方向に分割して得られた複数の部分アンテナ導体と、該複数の部分アンテナ導体の１つの縁部において、前記第1の開口の長手方向の延長線上に位置するように形成された、該アンテナ導体の給電回路とを備えたループアンテナであって、前記複数の部分アンテナ導体は、前記アンテナ導体が折り畳まれたように配置された、対向する複数の平面導体と隣接する該各平面導体を接続する接続導体とからなり、前記複数の平面導体は、平面透視したときに、該各平面導体における開口の形状が一致することを特徴とする。

また、上記第２のループアンテナにおいて、好ましくは、前記複数の部分アンテナ導体は、前記第２の開口が前記第１の開口に対して該第１の開口の長手方向における中央部で垂直に交わる正方形状のアンテナ導体を一方向に分割して得られる。

本発明のアンテナ基板は、上記いずれかのループアンテナが誘電体基板表面または誘電体基板内に形成されて成ることを特徴とする。

本発明の第１のアンテナ一体モジュールは、上記アンテナ基板に、外部から入力された信号を高周波信号に変換して前記給電回路に出力する高周波回路が搭載されて成ることを特徴とする。

また、上記第１のアンテナ一体モジュールにおいて、好ましくは、前記高周波回路は、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないように搭載されている。

本発明の第２のアンテナ一体モジュールは、前記第１のアンテナ一体モジュールにおいて、前記アンテナ基板に、外部から入力された信号を処理して前記高周波回路に出力する信号処理回路が搭載されてなることを特徴とする。

また、上記第２のアンテナ一体モジュールにおいて、好ましくは、前記高周波回路および信号処理回路は、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されている。

本発明の第３のアンテナ一体モジュールは、前記第２のアンテナ一体モジュールにおいて、前記アンテナ基板に、前記信号処理回路に接続されたセンサーモジュールが搭載されてなることを特徴とする。

また、上記第３のアンテナ一体モジュールにおいて、好ましくは、前記高周波回路、信号処理回路およびセンサーモジュールは、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されている。

本発明の第４のアンテナ一体モジュールは、前記第３のアンテナ一体モジュールにおいて、前記アンテナ基板に、前記高周波回路、前記信号処理回路、および前記センサーモジュールに対して電力をそれぞれ供給する電源が搭載されてなることを特徴とする。

また、上記第４のアンテナ一体モジュールにおいて、好ましくは、前記高周波回路、前記信号処理回路、前記センサーモジュールおよび前記電源は、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されている。

本発明の第１の通信機器は、上記いずれかのループアンテナが搭載されて成ることを特徴とする。

本発明の第２の通信機器は、上記アンテナ基板が搭載されて成ることを特徴とする。

本発明の第３の通信機器は、上記いずれかのアンテナ一体モジュール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は、帯状の第１の開口と、第１の開口に対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口とを有する平面状のアンテナ導体と、アンテナ導体の縁部において、第１の開口の長手方向の延長線上に位置するように形成された、アンテナ導体の給電回路とを備えることを特徴とすることから、アンテナ導体は、全体として板状であるので広帯域特性を有する。また同時に、第１の開口に沿って、第１の開口を貫く磁界が生じ、第１の開口に垂直な方向に電界が生じるとともに、第２の開口に沿って、第２の開口を貫く磁界が生じ、第２の開口に垂直な方向に電界が生じる。したがって、互いに４５乃至９０度の角度差を持った偏波の電波の送受信が可能で、偏波共用化が可能である。また、偏波共用化のために、同形状のアンテナ導体を２個用いる必要がないため、小型の偏波共用アンテナを実現することができる。

また、上記ループアンテナにおいて、アンテナ導体が正方形状であり、第２の開口が、第１の開口に対して第１の開口の長手方向における中央部で垂直に交わる場合には、互いに垂直な偏波の電波の送受信が可能で、より効率のよい偏波共用化が可能である。

本発明のループアンテナは、帯状の第１の開口と、第１の開口に対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口とを有する平面状のアンテナ導体を一方向に分割して得られた複数の部分アンテナ導体と、複数の部分アンテナ導体の１つの縁部において、第１の開口の長手方向の延長線上に位置するように形成された、アンテナ導体の給電回路とを備えたループアンテナであって、複数の部分アンテナ導体は、アンテナ導体が折り畳まれたように配置された、対向する複数の平面導体と隣接する各平面導体を接続する接続導体とからなり、複数の平面導体は、平面透視したときに、各平面導体における開口の形状が一致することを特徴とすることから、基本構造となるアンテナ導体は、全体として板状であるので広帯域特性を有する。また、複数の部分アンテナ導体は、アンテナ導体が折り畳まれたように配置された、対向する複数の平面導体と隣接する各平面導体を接続する接続導体とからなることから、平面視したときに、対向する複数の平面導体が重なり、平面視したときの面積を小さく抑えることができる。また、複数の平面導体は、平面透視したときに、各平面導体における開口の形状が一致することから、第１および第２の開口を貫いて生じた磁界が、アンテナ導体の各平面部位によってさえぎられることがなく、互いに４５乃至９０度の角度差を持った偏波の電波の送受信が可能である。

また、上記ループアンテナにおいて、複数の部分アンテナ導体が、第２の開口が第１の開口に対して第１の開口の長手方向における中央部で垂直に交わる正方形状のアンテナ導体を一方向に分割して得られる場合には、互いに垂直な偏波の電波の送受信が可能である。

本発明のアンテナ基板は、上記のいずれかに記載のループアンテナが誘電体基板表面または誘電体基板内に形成されて成ることを特徴とすることから、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。

本発明のアンテナ一体モジュールは、上記アンテナ基板に、外部から入力された信号を高周波信号に変換して給電回路に出力する高周波回路が搭載されて成ることを特徴とすることから、高周波回路と給電回路との間の配線をアンテナ基板上に最短経路で形成することができ、高周波回路と給電回路との間で伝送される高周波信号の伝送損失を小さくすることができる。またアンテナ基板と高周波回路とを一体とすることができるので、モジュールの小型化が可能である。

また、上記アンテナ一体モジュールにおいて、高周波回路が、アンテナ基板を平面透視したときに、第１および第２の開口と重ならないように搭載されている場合には、、高周波回路と給電回路との間の配線をアンテナ基板上に最短経路で形成することができ、高周波回路と給電回路との間で伝送される高周波信号の伝送損失を小さくすることができる。またアンテナ基板と高周波回路とを一体とすることができるので、モジュールの小型化が可能である。さらに、第１および第２の開口を貫いて生じた磁界が、高周波回路によってさえぎられることがなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる。

本発明のアンテナ一体モジュールは、上記アンテナ一体モジュールにおいて、アンテナ基板に、外部から入力された信号を処理して高周波回路に出力する信号処理回路が搭載されてなることから、アンテナ基板、高周波回路および信号処理回路を一体とすることができるので、モジュールの小型化が可能である。

また、上記アンテナ一体モジュールにおいて、高周波回路および信号処理回路が、アンテナ基板を平面透視したときに、第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されている場合には、アンテナ基板、高周波回路および給電回路を一体とすることができるので、モジュールの小型化が可能である。さらに、第１および第２の開口を貫いて生じた磁界が、高周波回路および信号処理回路によってさえぎられることがなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる。

本発明のアンテナ一体モジュールは、上記アンテナ一体モジュールにおいて、アンテナ基板に、信号処理回路に接続された、センサーモジュールが搭載されてなることを特徴とすることから、アンテナ基板、高周波回路、信号処理回路およびセンサーモジュールを一体とすることができるので、モジュールの小型化が可能である。

また、上記アンテナ一体モジュールにおいて、高周波回路、信号処理回路およびセンサーモジュールが、アンテナ基板を平面透視したときに、第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されている場合には、第１および第２の開口を貫いて生じた磁界が、高周波回路、信号処理回路およびセンサーモジュールによってさえぎられることがなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる。

本発明のアンテナ一体モジュールは、上記アンテナ一体モジュールにおいて、アンテナ基板に、高周波回路、信号処理回路、およびセンサーモジュールに対して電力をそれぞれ供給する電源が搭載されてなることを特徴とすることから、アンテナ基板、高周波回路、信号処理回路、センサーモジュールおよび電源を一体とすることができるので、モジュールの小型化が可能である。

また、上記アンテナ一体モジュールにおいて、高周波回路、信号処理回路、センサーモジュールおよび電源が、アンテナ基板を平面透視したときに、第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されている場合には、第１および第２の開口を貫いて生じた磁界が、高周波回路、信号処理回路、センサーモジュールおよび電源によってさえぎられることがなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる。

本発明の通信機器は、上記のいずれかのループアンテナが搭載されて成ることを特徴とすることから、広帯域、偏波共用で小型の通信が可能な通信機器を提供することができる。

本発明の通信機器は、上記のアンテナ基板が搭載されて成ることを特徴とすることから、広帯域、偏波共用でさらに小型の通信が可能な通信機器を提供することができる。

本発明の通信機器は、上記のいずれかのアンテナ一体モジュールが搭載されて成ることを特徴とすることから、広帯域、偏波共用でさらに小型の通信が可能な通信機器を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態によるループアンテナの構成例を示す平面図である。図１において、１０はループアンテナ、１１は帯状の第１の開口１２Ａと、第１の開口１２Ａに対して９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口１２Ｂとを有する正方形状のアンテナ導体、２１は、アンテナ導体１１の縁部において、第１の開口１２Ａの長手方向（Ｙ方向）の延長線上に位置するように形成された、アンテナ導体１１の給電回路である。ここで、２つの開口１２Ａ、１２Ｂは、形状および寸法がそれぞれ同一である。

給電回路２１は、アンテナ導体１１が所定の電波を送信するために必要な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によって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１２Ａ，１２Ｂ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の中心を通って開口の縁部の一点から他点まで最も長く延在する線分の延在方向長手方向の中心軸の方向をいう。この開口１２Ａ，１２Ｂ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。開口１２Ａの長手方向に垂直な偏波成分および開口１２Ｂの長手方向に垂直な偏波成分のみを得るためには、開口１２Ａ，１２Ｂは、アンテナ導体１１の中央部に設けることが望ましい。

次に、本実施の形態によるループアンテナ１１の特性について説明する。広帯域のループアンテナとして機能し得るか否かは反射特性（ＶＳＷＲ：ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）により検証することができる。高周波信号を扱う機器にはこの数値ができる限り低いことが要求される。ここで、図２（ａ）は、本実施の形態によるループアンテナ１０のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は、図１０に示す従来のループアンテナ１１０のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図２（ａ），（ｂ）に示されるように、従来のループアンテナ１１０のＶＳＷＲ及び本実施の形態によるループアンテナ１０のＶＳＷＲは、４ＧＨｚを中心に約１．５ＧＨｚに亘って２以下を示しており、本実施の形態によるループアンテナ１０は、従来のループアンテナ１１０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３（ａ）は、本実施の形態によるループアンテナ１０のＸ方向およびＹ方向偏波の平均利得ＧｘおよびＧｙを示すグラフであり、図３（ｂ）は、従来のループアンテナ１１０のＸ方向およびＹ方向偏波の平均利得ＧｘおよびＧｙを示すグラフである。図３（ｂ）のグラフにおいて、Ｇｘは０ｄＢｉ以上、Ｇｙは０ｄＢｉ以下であり、従来のループアンテナ１１０の偏波はＸ方向であることが分かる。一方、図４（ａ）のグラフにおいて、Ｇｘは、３〜５ＧＨｚで０ｄＢｉ以上であり、Ｇｙは、３〜４．５ＧＨｚで０ｄＢｉ以上である。これにより、本実施の形態によるループアンテナ１０の構成によれば、特に３〜４．５ＧＨｚの周波数帯域において、Ｘ方向、Ｙ方向双方の偏波の送受信が可能となり、偏波共用化が実現できることがわかる。

上述したように、本実施の形態によるループアンテナ１０は、３〜５ＧＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲが低く、かつ偏波共用化を実現できる。よって、実施の形態１によるループアンテナ１０は、ＵＷＢ通信において利用される周波数帯域（３〜５ＧＨｚ）内で優れた特性を有することから、ＵＷＢ通信用のアンテナとして適用することが可能である。

なお、上述のループアンテナ１０は、直行する２つの開口１２Ａ，１２Ｂを有する正方形状のアンテナ導体１１を有するが、アンテナ導体１１の形状は平面状であればこれに限らない。また、アンテナ導体１１に設けられる開口１２Ａ，１２Ｂは、必ずしも垂直に交わらなくてよく、一方の開口１２Ａ，１２Ｂが他方の開口１２Ｂ，１２Ａに対して４５乃至９０度の角度で交わっていればよい。さらに、２つの開口１２Ａ、１２Ｂは、形状および寸法が同一である必要はなく、形状および寸法の少なくとも一方が異なっていてもよい。

本実施の形態１によるループアンテナ１０は、帯状の第１の開口１２Ａと、第１の開口１２Ａに対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口１２Ｂとを有する平面状のアンテナ導体１１と、アンテナ導体１１の縁部において、第１の開口１２Ａの長手方向の延長線上に位置するように形成された、アンテナ導体の給電回路２１とを設けている。この構成により、アンテナ導体１１は、全体として板状であるので広帯域特性を有する。すなわち、アンテナ導体１１は複数の１波長線状導体から成るとみなすことができ、その１波長線状導体の１周の長さは、開口１２Ａ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るため、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ことができる。また同時に、第１の開口１２Ａに沿って、第１の開口１２Ａを貫く磁界が生じるため、第１の開口１２Ａに垂直な方向に電界が生じるとともに、第２の開口１２Ｂに沿って、第２の開口１２Ｂを貫く磁界が生じ、第２の開口１２Ｂに垂直な方向に電界が生じる。したがって、互いに４５乃至９０度の角度差を持った偏波の電波の送受信が可能で、偏波共用化が可能である。また、偏波共用化のために、同形状のアンテナ導体を２個用いる必要がないため、小型の偏波共用アンテナを実現することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態によるループアンテナの構成例を示す斜視透視図であり、図５は、図４に示すループアンテナの基本構造となる板状のループアンテナの平面図である。なお、この場合の基本構造とは、折畳まれることにより図４に示すループアンテナとなる構造を意味する。

図４及び図５に示されるように、ループアンテナ３０は、複数の部分アンテナ導体３１Ｔ，３１Ｂ，３１Ｓから成る平面状のアンテナ導体３１を備える。アンテナ導体３１は、第１の開口３２Ａと、第１の開口３２Ａに対して９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口３２Ｂとを有する。また、第１の開口３２Ａは、部分アンテナ導体３１Ｔに位置する開口３２ＡＴと部分アンテナ導体３１Ｂに位置する開口３２ＡＢとから成り、第２の開口３２Ｂは、部分アンテナ導体３１Ｔに位置する開口３２ＢＴと部分アンテナ導体３１Ｂに位置する開口３２ＢＢとから成る。さらに、ループアンテナ３０は、部分アンテナ導体３１Ｔの縁部において、第１の開口１２Ａの長手方向の延長線上に位置するように形成された、アンテナ導体１１の給電回路４１を備える。なお、開口３２Ａ、３２Ｂは、形状および寸法がそれぞれ同一である。

図４に示されるように、アンテナ導体３１は、アンテナ導体３１が折り畳まれたように配置された、対向する複数の部分アンテナ導体３１Ｔ、３１Ｂと隣接する各部分アンテナ導体３１Ｔ，３１Ｂを接続する接続導体３１Ｓとからなる。また、複数の部分アンテナ導体３１Ｔ,３１Ｂは、平面透視したときに、各部分アンテナ導体３１Ｔ，３１Ｂにおける開口の形状が一致するように配置される。すなわち、図５に示された例では、開口３２ＡＴと開口３２ＢＢの形状、並びに開口３２ＢＴと開口３２ＡＢの形状がそれぞれ一致する。ここで、部分アンテナ導体３１Ｔ，３１Ｂは、平面導体をそれぞれなし、部分アンテナ導体３１Ｓは、隣接する平面導体を接続する接続導体をなす。

本実施の形態によるループアンテナ３０は、基本構造となるアンテナ導体１１が全体として板状であるので広帯域特性を有する。すなわち、アンテナ導体３１は複数の１波長線状導体から成るとみなすことができ、その１波長線状導体の１周の長さが、各開口３２Ａ，３２Ｂの周囲の長さに相当する比較的短いものから、アンテナ導体３１の外周の長さに相当する比較的長いものまでと範囲を持ったものとなるため、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ことができる。また、アンテナ導体３１は、アンテナ導体１１が折り畳まれたように配置された、対向する複数の部分アンテナ導体３１Ｔ、３１Ｂと隣接する各部分アンテナ導体３１Ｔ，３１Ｂを接続する接続導体３１Ｓとからなるため、平面視したときに、部分アンテナ導体３１Ｔ、３１Ｂが重なり、平面視したときの面積を小さく抑えることができる。また、複数の部分アンテナ導体３１Ｔ，３１Ｂは、平面透視したときに、各部分アンテナ導体３１Ｔ，３１Ｂにおける開口の形状が一致することから、第１および第２の開口３２Ａ、３２Ｂを貫いて生じた磁界が、アンテナ導体１１の各平面部位３１Ｔおよび３１Ｂによってさえぎられることがなく、互いに４５乃至９０度の角度差を持った偏波の電波の送受信が可能である。

なお、図４に示すループアンテナは、便宜上、図５に示すようなループアンテナが折畳まれたものとして説明しているが、必ずしも、いったん平面状に形成されたアンテナ導体３１に折畳みの加工が施されて形成されたものである必要はない。例えば、個別に作製された複数の平面導体３１Ｔおよび３１Ｂが、接続導体３１Ｓを介して電気的、機械的に接続されて形成されたものでもよい。

次に、第２の実施の形態によるループアンテナ３０の特性について説明する。図６は、本実施の形態２によるループアンテナ３０のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図６において、ＶＳＷＲは４ＧＨｚよりも低周波側にシフトしてはいるものの、２．５ＧＨｚから４ＧＨｚに亘って３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７は、本実施の形態によるループアンテナ３０のＸ方向およびＹ方向偏波の平均利得ＧｘおよびＧｙを示すグラフである。図７のグラフにおいて、Ｇｘについては、３〜５ＧＨｚで約０ｄＢｉであり、Ｇｙについては、３〜３．５ＧＨｚで０ｄＢｉ以上である。これにより、本実施の形態２によるループアンテナ３０の構成により、Ｘ方向、Ｙ方向双方の偏波の送受信が可能となり、偏波共用化が実現できることがわかる。

上述したように、本実施の形態によるループアンテナ３０は、３〜５ＧＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲが低く、かつ偏波共用化を実現できる。よって、本実施の形態２によるループアンテナ３０は、ＵＷＢ通信のアンテナとして適用することが可能である。

なお、上述のループアンテナ３０は、直行する２つの開口３２Ａ，３２Ｂを有する正方形状のアンテナ導体３１を有するが、アンテナ導体３１の形状はこれに限らない。また、アンテナ導体３１に設けられる開口３２Ａ，３２Ｂは、必ずしも垂直に交わらなくてよく、一方の開口３２Ａ，３２Ｂが他方の開口３２Ｂ，３２Ａに対して４５乃至９０度の角度で交わっていればよい。

以上のように、帯状の第１の開口と、第１の開口に対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口とを有する平面状のアンテナ導体を一方向に分割して得られた複数の部分アンテナ導体と、複数の部分アンテナ導体の１つの縁部において、第１の開口の長手方向の延長線上に位置するように形成された、アンテナ導体の給電回路とを備えたループアンテナであって、複数の部分アンテナ導体は、アンテナ導体が折り畳まれたように配置された、対向する複数の平面導体と隣接する各平面導体を接続する接続導体とからなり、複数の平面導体は、平面透視したときに、各平面導体における開口の形状が一致することで、広帯域特性を有し、また、平面視したときに、対向する複数の平面導体が重なり、平面視したときの面積を小さく抑えることができ、また互いに４５乃至９０度の角度差を持った偏波の電波の送受信が可能なループアンテナを実現できる。

また、上述のループアンテナ１０，３０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、誘電体基板およびアンテナ導体１１，３１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。

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１１，３１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。

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ため、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。

上述のループアンテナ１０，３０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１１，３１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１２Ａ，１２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、例えば、アンテナ導体１１，３１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１２Ａ，１２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ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１２Ａ，１２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂを形成することもできる。

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、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。

図９は、本発明のアンテナ一体モジュールの一例を示すブロック図である。図１０は、図８に示されたアンテナ一体モジュールの構成例を示す平面図である。図９では、図１に示したループアンテナ１０を有するアンテナ一体モジュールの構成例を示している。図８，図９に示されたアンテナ一体モジュールでは、センサモジュールでセンシングした、通信機器の姿勢や外界温度等のデータが信号処理回路に送られる。信号処理回路は、センサモジュールから出力されたデータを処理した後、その処理結果を高周波回路に出力される。高周波回路は、信号処理回路から出力されたデータを高周波信号に変換してアンテナに出力する。アンテナは、入力された高周波信号を電波として出力する。電源は、高周波回路、信号処理回路、センサーモジュールに電力をそれぞれ供給する。

図８に示すアンテナ一体モジュールにおいて、高周波回路、信号処理回路、センサーモジュールおよび電源は、アンテナ基板１１を平面透視したときに、２つの開口１２Ａ，１２Ｂと重ならないようにそれぞれ搭載されていることから、２つの開口１２Ａ，１２Ｂを貫いて生じた磁界が、高周波回路、信号処理回路、センサーモジュールおよび電源によってさえぎられることがなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる。

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、アンテナ導体１１や開口１２は長方形状や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。

本発明の実施の形態１によるループアンテナの構成例を示す平面図である。（ａ）は、実施の形態１によるループアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は、図１０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である。（ａ）は、実施の形態１によるループアンテナのＸ方向およびＹ方向偏波の平均利得ＧｘおよびＧｙを示すグラフであり、（ｂ）は、図１０に示す従来のループアンテナのＸ方向およびＹ方向偏波の平均利得ＧｘおよびＧｙを示すグラフである。本発明の実施の形態２によるループアンテナの構成例を示す斜視透視図である。図４に示すループアンテナの基本構造となる板状のループアンテナの平面図である。実施の形態２によるループアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。本実施の形態２によるループアンテナのＸ方向およびＹ方向偏波の平均利得ＧｘおよびＧｙを示すグラフである。本発明のアンテナ一体モジュールの一例を示すブロック図である。図８に示されたアンテナ一体モジュールの構成例を示す平面図である。従来の第１のループアンテナの構成例を示す平面図である。従来の第２のループアンテナの構成例を示す平面図である。従来の第１の偏波共用アンテナを示す平面図である。従来の第２の偏波共用アンテナを示す透視斜視図である。

符号の説明

１０・・・ループアンテナ
１１・・・アンテナ導体
１２Ａ・・・第１の開口
１２Ｂ・・・第２の開口
２１・・・給電回路

Claims

帯状の第１の開口と、該第１の開口に対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口とを有する平面状のアンテナ導体と、該アンテナ導体の縁部において、前記第1の開口の長手方向の延長線上に位置するように形成された、該アンテナ導体の給電回路とを備えることを特徴とするループアンテナ。
前記アンテナ導体は、正方形状であり、前記第２の開口は、前記第１の開口に対して該第１の開口の長手方向における中央部で垂直に交わることを特徴とする請求項１に記載のループアンテナ。
帯状の第１の開口と、該第１の開口に対して４５乃至９０度の角度で交わり、一端が開放した第２の開口とを有する平面状のアンテナ導体を一方向に分割して得られた複数の部分アンテナ導体と、該複数の部分アンテナ導体の１つの縁部において、前記第１の開口の長手方向の延長線上に位置するように形成された、該アンテナ導体の給電回路とを備えたループアンテナであって、前記複数の部分アンテナ導体は、前記アンテナ導体が折り畳まれたように配置された、対向する複数の平面導体と隣接する該各平面導体を接続する接続導体とからなり、前記複数の平面導体は、平面透視したときに、該各平面導体における開口の形状が一致することを特徴とするループアンテナ。
前記複数の部分アンテナ導体は、前記第２の開口が前記第１の開口に対して該第１の開口の長手方向における中央部で垂直に交わる正方形状のアンテナ導体を一方向に分割して得られることを特徴とする請求項３に記載のループアンテナ。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のループアンテナが誘電体基板表面または誘電体基板内に形成されて成ることを特徴とするアンテナ基板。
請求項５に記載のアンテナ基板に、外部から入力された信号を高周波信号に変換して前記給電回路に出力する高周波回路が搭載されて成ることを特徴とするアンテナ一体モジュール。
前記高周波回路は、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないように搭載されていることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ一体モジュール。
前記アンテナ基板に、外部から入力された信号を処理して前記高周波回路に出力する信号処理回路が搭載されてなることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ一体モジュール。
前記高周波回路および信号処理回路は、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されていることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ一体モジュール。
前記アンテナ基板に、前記信号処理回路に接続されたセンサーモジュールが搭載されてなることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ一体モジュール。
前記高周波回路、信号処理回路およびセンサーモジュールは、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されていることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ一体モジュール。
前記アンテナ基板に、前記高周波回路、前記信号処理回路、および前記センサーモジュールに対して電力をそれぞれ供給する電源が搭載されてなることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ一体モジュール。
前記高周波回路、前記信号処理回路、前記センサーモジュールおよび前記電源は、前記アンテナ基板を平面透視したときに、前記第１および第２の開口と重ならないようにそれぞれ搭載されていることを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ一体モジュール。
請求項１乃至請求項４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。
請求項５に記載のアンテナ基板が搭載されて成ることを特徴とする通信機器。
請求項６乃至請求項１３のいずれかに記載のアンテナ一体モジュールが搭載されて成ることを特徴とする通信機器。