JP5505521B2

JP5505521B2 - 平板逆ｆアンテナ

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Publication number: JP5505521B2
Application number: JP2012554147A
Authority: JP
Inventors: アンドレンコ・アンドレイ
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-06-28
Also published as: US8884824B2; JP2013528961A; US20130271325A1; WO2012001729A1

Description

本発明は、平板逆Ｆアンテナに関し、より詳細には、無線通信システムにおけるマルチバンド動作に関する。

無線ネットワークと通信する移動局は、異なる周波数帯域で動作することが頻繁に必要とされる。異なる周波数帯域は、例えば異なる地理的領域で、異なる無線プロバイダについて、異なる無線ネットワークシステムについて使用される。従って、移動局は、GSM850/900（824〜960MHz）のような低周波帯域、及びDCS（1710〜1850MHz）、PCS（1850〜1990MHz）及びUMTS（1920〜2170MHz）のような高周波帯域を含む多周波帯域に応じた内部アンテナを必要とすることがある。

移動局における内部アンテナの様々な選択のうち、平板逆Ｆアンテナ（PIFA）は、実用的応用においてしばしば適用される。他の内部アンテナに応じて、PIFAは、軽量、装置への適合及び統合が容易であって、適度な帯域幅の範囲を一般に有する。デュアルバンド動作のPIFAの従来の設計は、例えば特開平2006-295876号、国際公開パンフレットWO 2004/015810 A1及び国際公開パンフレットWO 2004/038857 A1に開示されている。
特開2006-295876号 WO 2004/015810 A1 WO 2004/038857 A1

デュアルバンド動作向けPIFAの上述された従来の設計では、２以上の個別のアンテナが低周波帯域（すなわちGSM(登録商標)）と高周波帯域（すなわちUMTS）の平面又は基板に配置され、これにより周波数帯域のフィードポート間の良好な分離性能が達成される。しかし、２つの分離されたアンテナの従来の配置では、全体のアンテナ設計のコンパクト性を失うという問題点が存在する。これは、２つの分離された放射体が、所望の分離性能を保証するために良好に分離されるように配置されるからである。

上述した点を考慮して、異なる周波帯域のフィードポート間の良好な分離性能を達成しつつ、マルチバンド動作向けのコンパクトなデザインの平板逆Ｆアンテナの必要が存在することが当業者にとって明らかである。

本発明の第一の態様によれば、平板逆Ｆアンテナは、グランドプレーンと、放射素子と、第一及び第二の短絡素子、第一のフィードポート及び第二のフィードポートを備える。放射素子は、グランドプレーンから間隔を介して配置され、グランドプレーンに実質的に平行に延びる。放射素子は、第一の部分、第二の部分及び第三の部分を含むＵ字型を実質的に有しており、第一の部分は、放射素子の第一のコーナから放射素子の第二のコーナに延び、第二の部分は、第二のコーナから放射素子の自由端に延び、第三の部分は、第一のコーナから放射素子の他の自由端に延びる。第一及び第二の短絡素子は、放射素子の第一のコーナ又はその隣接する領域に位置される。第一及び第二の短絡素子は、放射素子をグランドプレーンに電気的に接続する。第一のフィードポートは、放射素子の第一の部分に電気的に接続され、第一の短絡素子から間隔を介して配置される。第二のフィードポートは、放射素子の第三の部分に電気的に接続され、第二の短絡素子から間隔を介して配置される。

開示される平板逆Ｆアンテナは、異なる周波数帯域のフィードポート間で良好な分離性能を達成すると共に、マルチバンド動作向けのコンパクトな設計を有する。

以下、本明細書の一部を形成する添付図面が説明される。
第一の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの斜視図である。第一の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの平面図である。第一の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの一部の平面図の拡大図である。第一の実施の形態に係るPIFAの計算されたＳパラメータの例を示す図である。第二の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの斜視図である。第二の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの平面図である。第二の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの一部の平面図の拡大図である。第二の実施の形態に係るPIFAの計算されたＳパラメータの例を示す図である。第三の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの斜視図である。第三の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの平面図である。第三の実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの一部の平面図の拡大図である。第三の実施の形態に係るPIFAの計算されたＳパラメータの例を示す図である。実施の形態に係る平板逆Ｆアンテナの放射素子のバリエーションを示す図である。９５０ＭＨｚでのフォードポートＰ１の励起下での遠距離場の３Ｄゲインパターンを例示する図である。９５０ＭＨｚでのフィードポートＰ１の励起下での指定された平面でのゲインパターンを例示する図である。９５０ＭＨｚでのフィードポートＰ１の励起下での指定された平面でのゲインパターンを例示する図である。１．９５ＧＨｚでのフィードポートＰ２の励起下での遠距離場の３Ｄゲインパターンを例示する図である。１．９５ＧＨｚでのフィードポートＰ２の励起下での指定された平面でのゲインパターンを例示する図である。１．９５ＧＨｚでのフィードポートＰ２の励起下での指定された平面でのゲインパターンを例示する図である。例示的なPIFA（９５０ＭＨｚ）でのフィードポートＰ２の励起）におけるベクトルフォーマットでの表面電流（ピーク）の分布のシミュレーション結果を例示する図である。例示的なPIFA（９５０ＭＨｚでのフィードポートＰ１の励起）におけるベクトルフォーマットでの表面電流（ピーク）の分布のシミュレーション結果を例示する図である。例示的なPIFA（１．９５ＭＨｚでのフィードポートＰ２の励起）におけるベクトルフォーマットでの表面電流（ピーク）の分布のシミュレーション結果を例示する図である。例示的なPIFA（１．９５ＭＨｚでのフォードポートＰ１の励起）におけるベクトルフォーマットでの表面電流（ピーク）の分布のシミュレーション結果を例示する図である。

以下、平板逆Ｆアンテナの好適な実施の形態が添付図面を参照しながら説明される。なお、前述の一般的な記載と以下の詳細な説明の両者は例示的及び説明的なものであって、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

（１）第一の実施の形態
平板逆Ｆアンテナ（PIFA）１の第一の実施の形態を示す付随する本文では、例示のために図１〜図４を示す。図１に例示されるように、PIFA１は、グランドプレーン１００から間隔を介して配置され、グランドプレーンに実質的に平行に延びる導電性の放射素子１０を含む。また、PIFA１は、第一の給電素子２１及び第二の給電素子２２を含み、これらの両者は、放射素子１０とグランドプレーン１００との間で垂直に位置される導電性のピン、ポスト又はストリップである場合がある。PIFA１は、第一の短絡素子３１と第二の短絡素子３２とを更に含み、これらの両者は、放射素子１０とグランドプレーン１００との間で垂直方向に位置される導電性の平板ストリップである場合がある。絶縁基板（図示せず）は、放射素子１０とグランドプレーン１００との間に配置される場合がある。

放射素子１０は、第一の部分１０１、第二の部分１０２及び第三の部分１０３とを有する実質的に単一のＵ字型のプレーナストリップである。第一の部分１０１は、放射素子１０の第一のコーナ１０ｓから第二のコーナ１０ｕに延びる。第二の部分１０２は、放射素子１０の第二のコーナ１０ｕから一方の自由端１０２ｅに延びる。第三の部分１０３は、放射素子１０の第一のコーナ１０ｓから他方の自由端１０３ｅに延びる。例示される放射素子１０では、第一の部分１０１と第二の部分１０２との間の角度は９０°であるが、係る角度に限定されるものではなく、第一の部分１０１と第三の部分１０３との間の角度は９０°であるが、係る角度に限定されるものではない。それらの角度は、放射素子１０が実質的にＵ字型である限り、９０°よりも大きいか又は９０°未満である。第一のコーナ１０ｓ及び第二のコーナ１０ｕは、放射素子１０の部分間の湾曲した部分により形成される。本実施の形態に係るPIFA１では、放射素子１０の第一の部分１０１及び第二の部分１０２は、低い共振周波数帯域で動作するPIFA素子の第一の放射体としての役割を果たし、放射素子１０の第三の部分１０３は、高い共振周波数帯域で動作するPIFA素子の第二の放射体としての役割を果たす。放射素子１０が実質的にＵ字型であるとき、PIFA１の全体の設計は、放射素子１０がデュアルバンド放射体としての役割を果たしつつ、小型且つコンパクトとなる。

ＲＦケーブル２１０及び第一の給電素子２１は、放射素子１０の第一の部分１０１への無線周波（ＲＦ）の電力のための電気的な経路としての役割を果たす。ＲＦケーブル２１０は、ＲＦケーブル２１０がグランドプレーン１００から電気的に分離されるようなやり方でグランドプレーン１００における適切なホール（図示せず）を通過し、第一の給電素子２１の一方の端２１ａで第一の給電素子２１にはんだで電気的に接続される。第一の給電素子２１は、第一の給電素子２１の他方の端（図１において見えない）で放射素子１０の第一の部分１０１にはんだで電気的に接続される。ＲＦ電力をＲＦケーブル２１０から供給するフィードポートは、Ｐ１として示される。ＲＦケーブル２１０は、好ましくは同軸ケーブルである。

ＲＦケーブル２２０及び第二の給電素子２２は、放射素子１０の第三の部分１０３への無線周波（ＲＦ）電力の電気的な経路としての役割を果たす。ＲＦケーブル２２０は、ＲＦケーブル２２０がグランドプレーン１００から電気的に分離されるようなやり方でグランドプレーン１００における適切なホール（図示せず）を通過し、第二の給電素子２２の一方の端２２ａで第二の給電素子２２にはんだで電気的に接続される。第二の給電素子２２は、第二の給電素子２２の他方の端（図１において見えない）で放射素子１０の第三の部分１０３にはんだで電気的に接続される。ＲＦ電力をＲＦケーブル２００から供給するフィードポイントは、Ｐ２として示される。ＲＦケーブル２２０は、好ましくは同軸ケーブルである。

第一の短絡素子３１及び第二の短絡素子３２は、放射素子１０をグランドプレーン１００に電気的に接続する。図１〜図３に例示されるように、第一の短絡素子３１及び第二の短絡素子３２は、放射素子１０の第一のコーナ１０ｓ又は第一のコーナに隣接する領域の下にある。本実施の形態では、第一の短絡素子３１は、第一のストリップであり、第二の短絡素子３２は、第二のストリップである。

本実施の形態に係るPIFA１では、放射素子１０の第一の部分１０１及び第二の部分１０２、第一の給電素子２１及び第一の短絡素子３１は、低い共振周波数帯域で動作するPIFA素子としての役割を果たし、放射素子１０の第三の部分１０３、第二の給電素子２２及び第二の短絡素子３２は、高い共振周波数帯域で動作するPIFA素子としての役割を果たす。

図２において、放射素子１０のフィードポートＰ１と自由端１０２ｅとの間の距離の合計Ｄ１＋Ｄ２は、PIFA１の低い共振周波数を制御するパラメータである。図２では、フィードポートＰ１と第一の短絡素子３１との間の距離は、PIFA１の低い共振周波数、及びフィードポートＰ１とフィードポートＰ２との間の相互結合に影響を及ぼすパラメータである。図３で例示されるように、フィードポートＰ１と第一の短絡素子３１との間の距離は、第一の短絡素子３１の幅Ｗ３１、フィードポートＰ１と放射素子１０の第一の部分１０１の外側エッジとの間の距離Ｄ５、フィードポートＰ１と放射素子１０の第三の部分１０３の外側エッジとの間の距離Ｄ６により決定される。

図２において、フィードポートＰ２と放射素子１０の自由端１０３ｅとの間の距離Ｄ３は、PIFA１の高い共振周波数を制御するパラメータである。フィードポートＰ２と第二の短絡素子３２との間の距離は、PIFA１の高い共振周波数、及びフィードポートＰ１とフィードポートＰ２との間の相互結合に影響を及ぼすパラメータである。図３に例示されるように、フィードポートＰ２と第二の短絡素子３２との間の距離は、第二の短絡素子３２の幅Ｗ３２、フィードポートＰ２と放射素子１０の第三の部分１０３の外側エッジとの間の距離Ｄ７、放射素子１０の第三の部分１０３の外側エッジに沿った方向で測定される、フィードポートＰ２と第二の短絡素子３２との間の距離Ｄ８、及び放射素子１０の第一の部分１０１の外側エッジに沿った方向で測定される、フィードポートＰ２と第二の短絡素子３２のエッジとの間の距離Ｄ９により決定される。

図４は、本実施の形態に係るPIFA１の計算されたＳパラメータの例を示す。図４では、Ｓ−１１，Ｓ−２２及びＳ−１２は、それぞれ、フィードポートＰ１のリターンロス、フィードポートＰ２のリターンロス、及びフィードポートＰ１からフィードポートＰ２への挿入損失の周波数特性である。ここで、Ｓ−２１は、フィードポートＰ２からフィードポートＰ１への挿入損失として定義され、図４において省略される。これは、Ｓ−２１は、一般にＳ−１２と同じであると考えられるためである。

本実施の形態に係るPIFA１では、フィードポートＰ１及びフィードポートＰ２は、放射素子１０の第一のコーナ１０ｓの何れかの側に位置され、フィードポートＰ１から第二のコーナ１０ｕへの放射素子１０の第一の部分１０１の方向は、フィードポートＰ２から自由端１０３ｅへの放射素子１０の第三の部分１０３の方向とは異なる。従って、図４に例示されるように、第一の放射体（放射素子１０の第一の部分１０１及び第二の部分１０２）及び第二の放射体（放射素子１０の第三の部分１０３）は、低い共振周波数帯域及び高い共振周波数帯域のそれぞれで機能する。

さらに、図４に例示されるように、第一の給電素子２１（又はフィードポートＰ１）、第二の給電素子２２（又はフィードポートＰ２）、及びPIFA１における放射素子１０の第一のコーナ１０ｓの周りの短絡素子３１，３２の配置のため、放射素子１０が連続する表面からなるが、良好な相互結合性能（Ｓ−１２）が達成される。この理由は以下のように説明される。すなわち、PIFA１の配置に係る第一のコーナ１０ｓ又は第一のコーナに隣接する領域の周りで、第一の給電素子２１（又はフィードポートＰ１）は、第二の短絡素子３２の近くに位置され、第二の給電素子２２（又はフィードポートＰ２）は、第一の短絡素子３１の近くに位置される。従って、低い共振周波数帯域で動作することが意図されるフィードポートＰ１が高い共振周波帯域で励起されたとき、フィードポートＰ１から、第一の給電素子２１、放射素子１０の第一の部分１０１、第二の短絡素子３２を通してグランドプレーン１００に電流が流れる。同様のやり方で、高い共振周波数帯域で動作することが意図されるフィードポートＰ２が低い共振周波数帯域で励起されたとき、フィードポートＰ１から、第二の給電素子２２、放射素子１０の第三の部分１０３、第一の短絡素子３１を通してグランドプレーン１００に電流が流れる。

上述の点を考慮して、本実施の形態に係るPIFA１は、PIFA１における放射素子１０及び他のエレメントの配置のため、良好な相互結合性能（良好な分離）を達成しつつ、小型且つコンパクトなデザインを有する。

（２）第二の実施の形態
平板逆Ｆアンテナ（PIFA）２の第二の実施の形態を説明する付随する本文では、例示のために図５〜図８が参照される。本実施の形態に係るPIFA２は、PIFA２が第二の短絡素子３２とは異なる第二の短絡素子１３２を有する点で第一の実施の形態に係るPIFA１とは異なる。図５，図６及び図７では、第二の短絡素子１３２以外のエレメントは、PIFA１におけるエレメントに対する参照符号と同じ参照符号が与えられるが、それぞれのエレメント間のサイズ、エレメント間の距離、又はポートとエレメント間の距離は変更又は最適化される場合がある。さらに、第二の短絡素子１３２以外のエレメントの説明は、完結さのために省略される。

図７に例示されるように、PIFA２における第二の短絡素子１３２は、導電性のストリップ１３２ａ（第二のストリップ）及び導電性のストリップ１３２ｂ（第三のストリップ）を含む。ストリップ１３２ａは、放射素子１０の第一のコーナ１０ｓの隣接する第一の部分１０１で実質的に放射素子１０の下にあり、放射素子１０の第一の部分１０１に平行となるように配置される。図７において、ストリップ１３２ａは、放射素子１０の第一の部分１０１の内部エッジに沿って位置されるが、放射素子１０の第一の部分１０１のエッジから間隔を介して配置される。ストリップ１３２ｂは、放射素子１００の下にあり、ストリップ１３２ａに接続され、ストリップ１３２ａに垂直に位置される。また、ストリップ１３２ｂは、放射素子１０の第三の部分１０３に平行になるように配置される。図７において、ストリップ１３２ｂは放射素子１０の第三の部分１０３の内部エッジに沿って位置されるが、ストリップ１３２ｂは、放射素子１０の第三の部分１０３のエッジから間隔を介して配置される。

フィードポートＰ２と第二の短絡素子１３２との間の距離は、PIFA２の高い共振周波数及びフィードポートＰ１とフィードポートＰ２との間の相互結合に影響を及ぼすパラメータである。図７に例示されるように、フィードポートＰ２と第二の短絡素子１３２との間の距離は、ストリップ１３２ｂの幅Ｗ１３２ｂ、フィードポートＰ２と放射素子１０の第三の部分１０３の外側エッジとの間の距離Ｄ７、及び放射素子１０の第三の部分１０３の外側エッジに沿った方向において測定される、フィードポートＰ２とストリップ１３２ｂのエッジとの間の距離Ｄ１０により決定される。

図８は、本実施の形態に係るPIFA２の計算されたＳパラメータの例を示す。図８では、Ｓ−１１，Ｓ−２２及びＳ−１２は、それぞれ、フィードポートＰ１のリターンロス、フィードポートＰ２のリターンロス、フィードポートＰ１からフィードポートＰ２への挿入損失の周波数特性である。ここで、Ｓ−２１は、フィードポートＰ２からフィードポートＰ１への挿入損失として定義されるものであり、図８において省略されている。これは、Ｓ−２１は、一般にＳ−１２と同じであると考えられるためである。

図４及び図８のＳ−１２を比較したとき、本実施の形態に係るPIFA２は、第一の実施の形態に係るPIFA１のそれに比べて、２〜３ｄＢだけ更に良好な結合性能を示す。PIFA２の更なる導電性のストリップ１３２ｂのため、第二の短絡素子１３２は、電流をグランドプレーン１００に更に効率的に伝えることができる。より詳細には、低い共振周波帯域で動作することが意図されるフィードポートＰ１が高い共振周波帯域で励起されるとき、第二の短絡素子１３２の大きな領域のために、フィードポートＰ１から、第一の給電素子２１、放射素子１０の第一の部分１０１、第二の短絡素子１３２、放射素子１０の第一の部分１０１、第二の短絡素子１３２を通して、グランドプレーン１００に効率的に電流が流れる。

（３）第三の実施の形態
平板逆Ｆアンテナ（PIFA）３の第二の実施の形態を記載する付随する本文において、例示のために図９〜図１２が参照される。本実施の形態に係るPIFA３は、変更された短絡素子、すなわち第一の短絡素子２３１及び第二の短絡素子２３２を有する。図９、図１０及び図１１において、短絡素子２３１，２３２以外のエレメントは、PIFA１におけるエレメントの参照符号と同じ参照符号が与えられるが、それぞれのエレメント間のサイズ、エレメント間の距離、又はポートとエレメントとの間の距離は、変更又は最適化される場合がある。さらに、短絡素子２３１，２３２以外のエレメントの記載は、簡潔さのために省略される。

好ましくは、図９〜図１１に例示されるように、第一の短絡素子２３１及び第二の短絡素子２３２は、実質的にＬ字型のエレメントを形成するように結合される。図９〜図１１に例示されるように、第一の短絡素子２３１は、内部エッジ１００（図１１参照）から延びる導電性のストリップ（第四のストリップ）を含み、内部エッジで、放射素子１０の第一の部分１０１及び第三の部分１０３は、放射素子１０の第一の部分１０１の幅にわたり交差し、第二の短絡素子２３２は、放射素子１０の第三の部分１０３の幅にわたり、内部エッジ１１０から延びる導電性のストリップ（第五のストリップ）を含む。第一の短絡素子２３１及び第二の短絡素子２３２は、放射素子１０の下であって、放射素子１０に垂直にある。図１１に示される例では、第一の短絡素子２３１と第二の短絡素子２３２との間の角度は９０°であるが、この角度は９０°に限定されない。図１１に示される例では、短絡素子２３１及び２３２は、放射素子１０の第三の部分１０３及び第一の部分１０１にそれぞれ平行に位置されているが、短絡素子２３１及び２３２は、第三の部分１０３及び第一の部分１０１に平行にならないように配置される場合もある。

図１１を参照して、フィードポートＰ１と第一の短絡素子２３１との間の距離Ｄ１１は、PIFA３の低い共振周波数及びフィードポートＰ１とフィードポートＰ２との間の相互結合に影響を及ぼすパラメータである。フィードポートＰ２と第二の短絡素子２３２との間の距離Ｄ１２は、PIFA３の高い共振周波数及びフィードポートＰ１とフィードポートＰ２との間の相互結合に影響を及ぼすパラメータである。

図１２は、本実施の形態に係るPIFA３の計算されたＳパラメータの例を示す。図１２では、Ｓ−１１，Ｓ−２２及びＳ−１２は、それぞれ、フィードポートＰ１のリターンロス、フィードポートＰ２のリターンロス、フィードポートＰ１からフィードポートＰ２への挿入損失の周波数特性である。ここで、Ｓ−２１は、フィードポートＰ２からフィードポートＰ１への挿入損失として定義されるものであり、図１２において省略される。これは、Ｓ−２１は、一般にＳ−２１と同じである考えられるからである。

図８及び図１２のＳ−１２を比較したとき、本実施の形態に係るPIFA３は、２つのストリップ１３２ａ、１３２ｂからなる第二の短絡素子１３２を有するPIFA２と対照的にPIFA３が単一のストリップの第二の短絡素子２３２を有するにもかかわらず、PIFA２のそれとほとんど同じである相互結合性能を示す。これは、短絡素子２３１及び２３２からなるＬ字型のストリップがPIFA２の第二の短絡素子１３２と同様に効率的にグランドプレーン１００に電流を伝えることができるためである。短絡素子２３１及び２３２は、フィードポートＰ１，Ｐ２間の分離のために効果的な電流の流れを達成しつつ、低い共振周波帯域及び高い共振周波帯域のそれぞれで動作するPIFA素子について短絡機能を提供する。より詳細には、低い周波数帯域で動作することが意図されるフィードポートＰ１が高い共振周波数帯域で励起されるとき、フィードポートＰ１から、第一の給電素子２１を通して、放射素子１０の第一の部分１０１、Ｌ字型のストリップを通してグランドプレーン１００に効率的に電流が流れる。同様のやり方で、高い共振周波数帯域で動作することが意図されるフィードポートＰ２が低い共振周波帯域で励起されるとき、フィードポートＰ２から、第二の給電素子２２、放射素子１０の第三の部分１０３、Ｌ字型ストリップを通して、グランドプレーン１００に効率的に電流が流れる。この効率的な電流の流れは、Ｌ字型のストリップの大きな領域から生じる。

上述の点を考慮して、本実施の形態に係るPIFA３は、変更された短絡素子を有し、これにより費用対効果の高い、そして製造が容易、すなわち大量生産にとって理想的である一方、良好な相互結合性能（良好な分離）を可能にすることを理解されたい。

上述した実施の形態の例示されるPIFAでは、放射素子１０の第二の部分１０２及び第三の部分１０３は、直線となるように配置される。しかし、放射素子１０の第二の部分１０２及び／又は第三の部分１０３は、自由端１０２ｅ，１０３ｅの一方又は両方が例として図１３に例示されるように内側に向くように曲げられる場合がある。この変更により、放射素子１０を更にコンパクトにすることができる。放射素子１０の第二の部分１０２及び第三の部分１０３が曲げられたとき、相互結合に望ましくない影響を生じる場合がある、自由端１０２ｅ，１０３ｅが互いに近くなること及び／又は互いに向き合うことを防止することが好ましい。

上述の実施の形態の例示されるPIFAでは、放射素子１０が硬い基板上に配置され、これにより放射エレメント１０を安定化できることが好ましい。これにより、全体の放射素子１０を通してグランドプレーン１００からの放射素子１０の一定の高さを可能にし、従って、安定な放射特性を可能にする。
（４）例示的なPIFA
以下に記載される例示的なPIFAは、第二の実施の形態に係るPIFA２に基づいており、寸法は、Ｄ１＝２７ｍｍ；Ｄ２＝４６ｍｍ；Ｄ３＝２８ｍｍ；Ｄ４＝７ｍｍ；Ｄ５＝１ｍｍ；Ｄ５＝１ｍｍ；Ｄ６＝９ｍｍ；Ｄ７＝１ｍｍ；Ｄ１０＝２ｍｍ；Ｗ１＝２ｍｍ；Ｗ２＝２ｍｍ；Ｗ３＝３ｍｍ；Ｗ３１＝２ｍｍ；Ｗ１３２ａ＝３ｍｍ；及びＷ１３２ｂ＝５ｍｍ（図５，図６及び図７を参照）である。なお、Ｈ１＝９ｍｍであり、Ｈ１は、グランドプレーン１００からの放射素子１０の高さとして示される。

図１４〜図１９は、例示的なPIFAの遠距離場のゲインパターンのシミュレーション結果を示す。図１４は、９５０ＭＨｚでのフィードポートＰ１の励起下での遠距離場の３Ｄゲインパターンを示す。図１５及び図１６は、９５０ＭＨｚでのフィードポートＰ１の励起下での指定された平面でのゲインパターンを例示するものであり、図１５は、角度Ｐｈｉ＝９０°での垂直平面、すなわちｘ＝０でのｙｚ平面における角度Ｔｈｅｔａの遠距離場のゲインに対応し、図１６は、角度Ｐｈｉ＝０°での垂直平面、すなわちｙ＝０でのｘｚ平面における角度Ｔｈｅｔａの遠距離場のゲインに対応する。図１７は、１．９５ＧＨｚでのフィードポートＰ２の励起下での遠距離場の３Ｄゲインパターンを例示する。図１８及び図１９は、１．９５ＧＨｚでのフィードポートＰ２の励起下での指定された平面でのゲインパターンを例示するものであり、図１８は、角度Ｐｈｉ＝９０°での垂直平面、すなわちｘ＝０でのｙｚ平面における角度Ｔｈｅｔａの遠距離場のゲインに対応し、図１９は、角度Ｐｈｉ＝０°での垂直平面、すなわちｙ＝０でのｘｚ平面における角度Ｔｈｅｔａの遠距離場のゲインに対応する。なお、図１４及び図１７におけるｘ，ｙ，ｚ軸は、図５に示されるそれらの軸に対応し、角度Ｔｈｅｔａは、垂直方向のｚ軸から測定される。図１４〜図１９に例示されるように、ゲインの良好なレベルは、例示的なPIFAにより殆ど全ての方向において得られることが理解される。

図２０〜図２３は、例示的なPIFAにおけるベクトルフォーマットにおける表面電流（ピーク）の分布のシミュレーション結果を示す。図２０は、９５０ＭＨｚでのフィードポートＰ１の励起下での表面電流（ピーク）の分布を例示する。図２１は、９５０ＭＨｚでのフィードポートＰ２の励起下での表面電流（ピーク）の分布を例示する。図２２は、１．９５ＧＨｚでのフィードポートＰ２の励起下での表面電流（ピーク）の分布を例示する。図２３は、１．９５ＧＨｚでのフィードポートＰ１の励起下での表面電流（ピーク）の分布を例示する。

図２０に例示されるように、放射素子１０の第一の部分１０１及び第二の部分１０２の表面を十分な電流が流れる（図５も参照）。これは、放射素子１０の第一の部分１０１及び第二の部分１０２、第一の給電素子２１及び第一の短絡素子３１からなるPIFA素子（図５を参照）が９５０ＭＨｚで良好に動作することを意味する。図２２で例示されるように、放射素子１０の第三の部分１０３の表面を十分な電流が流れる（図５も参照）。これは、放射素子１０の第三の部分１０３、第二の給電素子２２及び第二の短絡素子１３２からなるPIFA素子が１．９５ＭＨｚでの良好に動作することを意味する。

図２１で例示されるように、高い共振周波数帯域（１．９５ＧＨｚ帯域）で動作することが意図されるフィードポートＰ２が９５０ＭＨｚでの励起されるとき、非常に低いレベルの電流が放射素子１０の表面を流れる。これは、フィードポートＰ２からグランドプレーン１００に、第二の給電素子２２、放射素子１０の第三の部分１０３及び第一の短絡素子３１を通して電流が短絡されるからである。図２３で例示されるように、低い共振周波数帯域（９５０ＭＨｚ）で動作することが意図されるフィードポートＰ１が１．９５ＧＨｚで励起されるとき、非常に低いレベルの電流が放射素子１０の表面を流れる。これは、フィードポートＰ１からグランドプレーン１００に、第一の給電素子２１、放射素子１０の第一の部分１０１及び第二の短絡素子１３２を通して電流が短絡されるからである。上記の点を考慮して、例示的なPIFAは、フィードポート間の良好なレベルの分離を達成していることが理解される。

ポート間の放射特性及び分離が第二の実施の形態に係る例示的なPIFAを参照して説明されたが、同じことが、第二の実施の形態のデザインに対して類似のデザインを有する他の実施の形態に係るPIFAにも当てはまる。

本明細書で使用された全ての例及び条件付き言語は、当該技術分野を促進するために本発明者により寄与される本発明及び概念の理解において読者を例示的な目的のために支援することが意図され、係る特に記載された例及び条件に本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、明細書における係る例の編成は、本発明の上位性又は下位性を示すことと関連しない。本発明の実施の形態が詳細に記載されたが、様々な変形、置換え及び交替は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに本発明に対してなされることを理解されたい。

１０：放射素子
１０ｓ：放射素子の第一のコーナ
１０ｕ：放射素子の第二のコーナ
２１：第一の給電素子
２２：第二の給電素子
３１，２３１：第一の短絡素子
３２，１３２，２３２：第二の短絡素子
Ｐ１：第一のフィードポート
Ｐ２：第二のフィードポート
１００：グランドプレーン
１０１：放射素子の第一の部分
１０２：放射素子の第二の部分
１０３：放射素子の第三の部分
１０２ｅ，１０３ｅ：放射素子の自由端

Claims

グランドプレーンと、
前記グランドプレーンから間隔を介して配置され、前記グランドプレーンに実質的に平行に延びる放射素子と、
第一の部分、第二の部分及び第三の部分を含むＵ字型の形状を実質的に有する放射素子と、前記第一の部分は、前記放射素子の第一のコーナから前記放射素子の第二のコーナに延び、前記第二の部分は、前記第二のコーナから前記放射素子の一方の自由端に延び、前記第三の部分は、前記第一のコーナから前記放射素子の他方の自由端に延び、
前記放射素子の前記第一のコーナ又は前記第一のコーナに隣接する領域に位置され、前記放射素子を前記グランドプレーンに電気的に接続する第一及び第二の短絡素子と、
前記放射素子の前記第一の部分に電気的に接続され、前記第一の短絡素子から間隔を介して配置される第一のフィードポートと、
前記放射素子の前記第三の部分に電気的に接続され、前記第二の短絡素子から間隔を介して配置される第二のフィードポートと、
を備える平板逆Ｆアンテナ。
前記第一の短絡素子は、前記第一のコーナ又は前記第一のコーナに隣接する外側エッジで前記放射素子の下に位置される第一のストリップを有し、
前記第一のストリップは、前記放射素子の前記第三の部分に平行となるように配置され、
前記第二の短絡素子は、前記放射素子の前記第一のコーナに隣接する前記第一の部分で実質的に前記放射素子の下に位置する第二のストリップを有し、
前記第二のストリップは、前記放射素子の前記第一の部分に平行となるように配置される、
請求項１記載の平板逆Ｆアンテナ。
前記第二の短絡素子は、前記放射素子の下に位置する第三のストリップを更に有し、
前記第三のストリップは、前記第二のストリップに取り付けられ、前記第二のストリップに垂直に位置され、前記第三のストリップは、前記放射素子の前記第三の部分に平行となるように配置される、
請求項２記載の平板逆Ｆアンテナ。
前記第一の短絡素子は、内部エッジから実質的に延びる第四のストリップを有し、前記内側エッジで、前記放射素子の前記第一の部分の幅にわたり、前記放射素子の前記第一の部分と前記第三の部分とは交差し、
前記第二の短絡素子は、前記放射素子の前記第三の部分の幅にわたり前記内側エッジから延びる第五のストリップを有し、
前記第五のストリップは、前記第四のストリップに取り付けられる、
請求項１記載の平板逆Ｆアンテナ。
前記放射素子の前記第二の部分と前記第三の部分の少なくとも１つは、前記自由端の少なくとも１つが前記Ｕ字型に関して内側に向くように曲げられる、
請求項１乃至４の何れか記載の平板逆Ｆアンテナ。