JP5723218B2 - ループアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、無線通信機器に使用されるループアンテナに関する。

近年、無線通信技術が注目されてきており、デジタルカメラなど小型の機器にも無線通信のための回路やアンテナが搭載されるようになっている。無線通信回路やアンテナをデジタルカメラなどの小型機器に搭載するためには、回路やアンテナの小型化が要望されており、例えば、アンテナを誘電体基板に実装することで、低コスト化、且つ、小型化が実現されている。

ループアンテナ近傍に無給電素子を配置した先行技術として特許文献１、２が挙げられる。特許文献１では波長の４分の１程度の無給電素子をループアンテナ近傍に配置し、通信周波数を広帯域化している。特許文献２では、３種類の無給電素子の形状を開示している。第１の形状は開口部がループ素子の給電側に有る無給電素子を配置することで共振周波数可変と利得向上を図っている。第２の形状は開口部の無い無給電素子を配置することで特性インピーダンスの変化を図っている。第３の形状は窓型の無給電素子を配置することで共振周波数の低周波化を行っている。

特開２００６−２９５５４５号公報 特開平０９−１４８８３８号公報

無線通信機器における高周波回路の設計においては５０Ωの特性インピーダンスで設計することが一般的である。基本的な形状のループアンテナの入力インピーダンスは７５Ωである。そのため、ループアンテナをそのまま５０Ω系の高周波回路と接続するとインピーダンスの不整合を生じ、良好な特性が得られない。入力インピーダンスを７５Ωとしたループアンテナでは良好な特性が得られる。そのため、無線通信機器の高周波回路の特性インピーダンスを５０Ωから７５Ωに変換するため、アンテナへの入力の前段に別途、インピーダンス変換手段（バラン）を設ける必要がある。

本発明は、インピーダンス変換手段を設けることなく、５０Ω等の所定値のインピーダンスの特性を有する回路と接続することが可能なループアンテナを提供することを目的とする。

上記の目的を達成する本願発明の一つの側面にかかるループアンテナは、ループ素子と略同心の位置に配置され、ループ素子の給電部と対向する位置にループ素子の半周より小さな開口部が形成された無給電素子を有し、ループ素子の半径は、無給電素子が誘電体基板の他の面上に配置されていない状態のループアンテナが、当該無給電素子が誘電体基板の他の面上に配置されている状態のループアンテナによる無線通信で使用される周波数帯域の中心周波数よりも５％乃至１０％低い周波数で共振するように決定される。

本発明によれば、インピーダンス変換手段を設けることなく、インピーダンスの特性が異なる回路と接続できるループアンテナを提供することができる。

第１実施形態にかかるループアンテナの構成を説明する図。 （ａ）はループ半径（ｒ）を変化させたときのループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を示す図、（ｂ）はループ素子の幅（ＷL）を変化させたときの、ループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を示す図。 （ａ）は無給電素子１０３の開き角（Φ）を変化させたときのループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を示す図。（ｂ）は開き角Φ=２８４°のときに無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）を変化させた場合の反射特性のシミュレーション結果を示す図。 （ａ）開き角Φ=３００°のときに無給電素子１０３幅（Ｗｐ）を変化させた場合の反射特性のシミュレーション結果を示す図。（ｂ）は開き角Φ=３１６°のときに無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）を変化させた場合の反射特性のシミュレーション結果を示す図。 （ａ）は開き角Φ=３００°における周波数２．４５ＧＨｚでのアンテナ放射指向特性を示す図。（ｂ）開き角Φ=３１６°における周波数２．４５ＧＨｚでのアンテナ放射指向特性を示す図。（ｃ）無給電素子が配置されていないループアンテナ単体の場合における、周波数２．４５ＧＨｚでのアンテナ放射指向特性を示す図。 （ａ）無給電素子１０３の開き角（Φ）を変化させたときの反射特性のシミュレーション結果を示す図、（ｂ）最適な開き角Φ＝３５０°における放射指向特性を示す図。 （ａ）は無給電素子１０３の開き角（Φ）を変化させたときの反射特性のシミュレーション結果を示す図、（ｂ）は周波数５．４ＧＨｚにおける放射指向特性を示す図。 （ａ）第４実施形態にかかるループアンテナの構成を説明する図、（ｂ）ループ半径（ｒ）を変化させたときの、ループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を示す図。 （ａ）誘電体基板１０１の厚さ（ｔ）＝１ｍｍとし、開き角（Φ）を変化させたときのループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を示す図。（ｂ）所望の周波数帯域の中心周波数である２．４５ＧＨｚにおける最適な開き角Φ＝３００°におけるループアンテナの放射指向特性を示す図。（ｃ）正八角形無給電素子８０３を配置しない、八角形ループアンテナ単体の放射指向特性を示す図。

（第１実施形態）
図１の参照により、第１実施形態にかかるループアンテナの構成を説明する。誘電体基板１０１の一の面上(上面)に導体の円形ループ素子（以下、単に「ループ素子」という）１０２が配置され、一の面に対して反対側の面である他の面上(下面)に導体の円形無給電素子（以下、単に「無給電素子」という）１０３が配置されている。無給電素子１０３のｘｙ平面における中心点とループ素子１０２のｘｙ平面における中心点とを結ぶ線は略同心で、誘電体基板１０１の面に対して垂直になるように、無給電素子１０３とループ素子１０２とが配置されている。なお、無給電素子１０３のｘｙ平面における中心点とループ素子１０２のｘｙ平面における中心点とを結ぶ線は同心にした方がよいが、多少ずれてもよく、本発明が適用できるずれ量は、ループ素子の半径、幅、材質等により異なる。ループ素子１０２の給電部１０４が配置されている位置に対して、対向する位置（１８０°ずれた位置）に無給電素子１０３は開口部１０５を有する。半径（ｒ）は、ループ素子１０２のループ半径を示し、幅（ＷL）は、ループ素子１０２のループ幅を示す。角度（Φ）は、無給電素子１０３の開口部１０５の開き角であり、幅（Ｗｐ）は無給電素子１０３の幅を示す。厚さ（ｔ）は誘電体基板１０１の厚さを示す。
誘電体基板１０１は、一例としてガラスエポキシを用いることが可能であり、比誘電率を４．４とする。また、ループアンテナの周波数として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇの周波数帯域である２．４〜２．５ＧＨｚを所望の周波数帯域とする。

次に、本実施形態のループアンテナにおけるパラメータの設定方法を説明する。パラメータの設定方法は３つのステップを有する。第１のステップでは、ループ半径（ｒ）を決定する。本ステップでは、無給電素子１０３を配置しないで、ループ素子１０２と誘電体基板１０１と、における反射特性からループ素子１０２のループ半径（ｒ）を決定する。
図２は、特性インピーダンスが５０Ωの高周波回路に入力インピーダンスが７５Ωのループ素子を接続し、無給電素子を配置しない場合の反射特性のシミュレーション結果である。リターンロス：−９．５ｄＢは電圧定在波比(ＶＳＷＲ:Voltage Standing Wave Ratio)が「２」であることと等価である。これは入力された電力のおよそ９０％がアンテナに供給されることを示している。本実施形態においては、ループアンテナとして良好な特性をもつための指標として、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値「２」（リターンロス：−９．５ｄＢ）以下を設定する。図２のように、特性インピーダンスが５０Ωの高周波回路に入力インピーダンスが７５Ωのループ素子を接続し、無給電素子を配置しない場合は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値２（リターンロス：−９．５ｄＢ）を上回っており、反射特性が良好ではないことが判る。

図２（ａ）に、ループ半径（ｒ）を変化させたときのループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を示す。ここで、誘電体基板１０１の厚さ（ｔ）＝１ｍｍとする。無給電素子１０３を図１のように配置することで、共振周波数が５％乃至１０％高くなる。そのため、ループ半径（ｒ）の決定においては、無給電素子１０３を配置しない状態で、所望の周波数帯の中心周波数より５％乃至１０％低い周波数が共振周波数となるようにループ半径（ｒ）を決定する。ここでは、図２（ａ）より、例えば、所望の周波数帯域の中心周波数である２．４５ＧＨｚから５％程度(１００ＭＨｚ程度)低い周波数２．３５ＧＨｚで共振するループ半径は、（ｒ）＝１７ｍｍと、（ｒ）＝１７．５ｍｍである。以下の説明では、ループ半径（ｒ）＝１７ｍｍを用いることに決定する。ループ素子の長さ（ループ半径）は無給電素子が無い場合の使用周波数より低い周波数（５％乃至１０％低い周波数）で共振する長さである。

第２のステップでは、ループ幅（ＷL）を決定する。誘電体基板１０１の厚さ（ｔ）=１ｍｍ、ループ半径（ｒ）＝１７ｍｍの場合において、ループ素子の幅（ＷL）を変化させたときの、ループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）より、所望の周波数帯域の中心周波数である２．４５ＧＨｚから５％程度(１００ＭＨｚ程度)低い周波数２．３５ＧＨｚで共振するループ素子の幅は、ＷL＝０．５ｍｍ、１．０ｍｍである。また、ＷL＝１．５〜２．５ｍｍのとき、共振周波数が所望の周波数帯域２．３５ＧＨｚより高くなる。以下の説明では、所望の周波数帯域内の周波数で共振するループ幅として、ＷL＝１ｍｍを用いることに決定する。
第３のステップでは、無給電素子１０３の開口部１０５の開き角（Φ）と、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）と、を決定する。図３は、特性インピーダンスが５０Ωの高周波回路に入力インピーダンスが７５Ωのループ素子を接続し、無給電素子を配置した場合の反射特性のシミュレーション結果である。図３では、第１のステップ、第２のステップで決定したように、ループ半径（ｒ）＝１７ｍｍ、幅（ＷL）＝１ｍｍのループ素子を用いている。誘電体基板１０１の厚さ（ｔ）＝１ｍｍとし、暫定的に無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）＝３ｍｍとし、開き角（Φ）を変化させたときのループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を図３（ａ）に示す。図３（ａ）より、開き角Φを増加させると（開口部を狭くすると）、共振周波数が低くなることがわかる。図３（ａ）に示したリターンロス：−９．５ｄＢは電圧定在波比(ＶＳＷＲ:Voltage Standing Wave Ratio)が「２」であることと等価である。これは入力された電力のおよそ９０％がアンテナに供給されることを示している。本実施形態においては、ループアンテナとして良好な特性をもつための指標として、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値「２」（リターンロス：−９．５ｄＢ）以下を設定する。以下、ループアンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値は「２」以下で調整するものとして説明する。

２．４〜２．５ＧＨｚ帯域でリターンロスが−９．５ｄＢ以下（電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が２以下）となる開き角Φは２８２°〜３１８°である。開き角Φが２８２°は、２．４Ｇｈｚにおいてリターンロスが−９．５ｄＢとなり、開き角Φが３１８°は、２．５ＧＨｚにおいてリターンロスが−９．５ｄＢとなる。そのため、本実施例では、２．４〜２．５ＧＨｚ帯域においてリターンロスが−９．５ｄＢを下回る開き角Φは２８４°〜３１６°であり、この開き角を２．４〜２．５ＧＨｚ帯域で使用可能な開き角Φの許容範囲とする。ここで、開き角Φが３００°のとき、所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）で最も反射特性が良好なため、開き角Φ３００°は、最適な開き角Φとなる。無給電素子の開口部は、ループアンテナの使用周波数において電圧定在波比が２以下になる開口量である。

開き角Φの許容範囲で最小値（＝２８４°）、中間値（＝３００°）、最大値（＝３１６°）としたときの無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）を求める。

開き角Φ=２８４°のときに無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）を変化させた場合の反射特性のシミュレーション結果を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）によると、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）が１ｍｍより小さいと、２．４〜２．５ＧＨｚ帯域の一部においてリターンロスが−９．５ｄＢを越えてしまうため十分な特性が得られていない。図３（ｂ）より所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）で使用可能な無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）は１．５〜５ｍｍであり、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）は大きい方が所望の周波数帯域で良好な特性を得ることができることがわかる。

開き角Φ=３００°のときに無給電素子１０３幅（Ｗｐ）を変化させた場合の反射特性のシミュレーション結果を図４（ａ）に示す。図４（ａ）より、本シミュレーションでは、所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）において、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）が０．５ｍｍの場合は２．４ＧＨｚ付近で十分な特性が得られない。また、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）が１２ｍｍの場合は、２．４〜２．５ＧＨｚ帯域の全域に渡りリターンロスが−９．５ｄＢを越えてしまっている。そのため、有効な無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）は０．６ｍｍ〜１１．０ｍｍである。また、最も反射特性が良好となる最適な無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）は３ｍｍである。

開き角Φ=３１６°のときに無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）を変化させた場合の反射特性のシミュレーション結果を図４（ｂ）に示す。無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）が７．０ｍｍ、８．０ｍｍの場合には２．５Ｈｚにおいてリターンロスが−９．５ｄＢになる。無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）が５．０ｍｍになると、所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）の全てにおいてリターンロスが−９．５ｄＢを下回る。よって、リターンロスが-９．５ｄＢ以下の良好な反射特性を得ている無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）は０．１ｍｍ〜５.０ｍｍであり、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）は小さい方が所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）で良好な特性を得ている。以上の結果から、所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）で、最も反射特性が良好となる最適な無給電素子１０３の開き角は３００°であり、最適な無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）は３ｍｍである。所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）において、ループ素子１０２の幅（ＷL）と無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）との比は、１：３である。

開き角３００°と開き角３１６°における周波数２．４５ＧＨｚでのアンテナ放射指向特性をそれぞれ、図５（ａ）、（ｂ）に示す。比較のために図５（ｃ）に、高周波回路に接続せず、無給電素子１０３が配置されていないループアンテナ（入力インピーダンス７５Ωのループアンテナ単体）の場合における、周波数２．４５ＧＨｚでのアンテナ放射指向特性を示す。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、無給電素子１０３を配置しても、ループ素子１０２単体における放射指向特性とほぼ相似形の良好な放射指向特性である。また、図５（ａ）、（ｂ）の比較により、開き角を変えても放射指向特性に変化が現れないことがわかる。

先に説明したループアンテナのパラメータの設定方法では無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）を暫定的に仮定し、無給電素子１０３の開き角を決定後、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）の妥当性を検証したが、逆順に設計しても構わない。つまり、無給電素子１０３の開き角を暫定的に仮定し、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）を決定後、無給電素子１０３の開き角の妥当性を検証してもよい。

以上のように、ループ素子１０２の半径、無給電素子１０３の開き角を順番に設計、あるいは、ループ素子１０２の半径、無給電素子１０３の幅を順番に設計すれば、反射特性が良好なループアンテナを設計することが可能である。また、他の誘電体を用いた基板や無線通信に使用する他の周波数帯域においても反射特性が良好なループアンテナを設計することが可能である。

本実施形態によれば、インピーダンス変換手段を設けることなく、インピーダンス特性の異なる高周波回路とループ素子とを接続しても反射特性が良好なループアンテナを設計でき、周波数帯域幅を広げたループアンテナを提供することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、異なる誘電体材料としてテフロン（登録商標）を用いた例を説明する。ループアンテナの構成は第１実施形態の図１と同様である。テフロンは第１実施形態の誘電体基板１０１で使用したガラスエポキシと比較して低誘電率材料であり、シミュレーションにおいては比誘電率を２．１として計算している。また、無線通信に使用する周波数帯域は、第１実施形態と同様に２．４〜２．５ＧＨｚとする。第１実施形態で説明したのと同様のパラメータの設定方法で設計すると、誘電体基板１０１の厚さ（ｔ）＝１ｍｍのとき、ループ素子１０２のループ半径（ｒ）＝１８．５ｍｍとなる。ここで、テフロンの場合のループ半径がガラスエポキシのループ半径より大きいのはテフロンの誘電率がガラスエポキシの誘電率より低いためである。また、このとき、ループ幅（ＷL）＝１ｍｍ、無給電素子の幅（Ｗｐ）＝３ｍｍとなる。図６（ａ）に無給電素子１０３の開き角を変化させたときの反射特性のシミュレーション結果を示す。図６（ａ）より、開き角Φが３３４°、３３５°では、２．４ＧＨｚにおいてリターンロスが−９．５ｄＢになる。開き角Φが３４０°であれば、所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）においてリターンロスが−９．５ｄＢを下回る。無線通信に使用する周波数帯域でリターンロスが−９．５ｄＢ以下となる良好な反射特性が得られる開き角は３４０°〜３５９°となる。開き角Φが３５０°のとき、所望の周波数帯域（２．４〜２．５ＧＨｚ帯域）で最も反射特性が良好なため、開き角Φ３５０°は、最適な開き角Φであることがわかる。最適な開き角＝３５０°における放射指向特性を図６（ｂ）に示す。図５（ａ）に示した放射指向特性と図６（ｂ）に示した放射指向特性とは相似形であり、異なる誘電体材料を誘電体基板１０１に用いた場合においても、放射指向特性を変えずに良好な反射特性のループアンテナを設計することが可能である。

（第３実施形態）
本実施形態では、無線通信に使用する周波数帯域を第１実施形態の周波数とは異なる周波数を用いる例を説明する。本実施形態では、無線通信に使用する周波数帯域として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの周波数帯域である５．１５〜５．３５ＧＨｚ、５．４７〜５．７２５ＧＨｚを所望の周波数帯域の例として説明する。ループアンテナの構成は第１実施形態の図１と同様である。誘電体基板１０１は第１実施形態と同様にガラスエポキシとする。第１実施形態で説明したのと同様の設計手法でループアンテナのパラメータ設計をすると、誘電体基板１０１の厚さ（ｔ）＝１ｍｍのとき、ループ素子１０２の半径（ｒ）＝７．５ｍｍとなる。このとき、無線通信に使用する周波数帯域の中心周波数は約５．５ＧＨｚであるので、５．５ＧＨｚより５００ＭＨｚ程度低い周波数（約５．０ＧＨｚ）で共振するループ素子１０２の半径として、（ｒ）＝７．５ｍｍを決定する。このとき、ループ幅（ＷL）＝１ｍｍ、無給電素子の幅（Ｗｐ）＝３ｍｍとなる。図７（ａ）に開き角を変化させたときの反射特性のシミュレーション結果を示す。図７（ａ）より、開き角Φが２８６°の場合は、５．１５ｇＨＺにおいてリターンロスが−９．５ｄＢになり、開き角Φが３０６°の場合は、５．７５ＧＨｚにおいてリターンロスが−９．５ｄＢを上回っている。無線通信に使用する周波数帯域でリターンロスが−９．５ｄＢ以下となる良好な反射特性が得られる開き角は２８７°〜３０５°となる。

ループ半径（ｒ）＝７．５ｍｍ, 誘電体基板の厚さ（ｔ）＝１ｍｍ、開き角２９４°、無給電素子１０３の幅（Ｗｐ）＝３ｍｍとした場合、周波数５．４ＧＨｚにおける放射指向特性を図７（ｂ）に示す。図５（ａ）に示した放射指向特性と図７（ｂ）に示した放射指向特性とは相似形であり、無線通信に使用する周波数帯域による放射指向特性への影響はない。従って、異なる周波数帯域において、放射指向特性を変えずに良好な反射特性のループアンテナを設計することが可能である。

（第４実施形態）
第１実施形態〜第３実施形態で示した例では、ループアンテナを構成するループ素子１０２および無給電素子１０３は円形である場合を説明したが、本発明の趣旨は、この例に限定されずに、多角形としてもよい。本実施形態では、ループ素子および無給電素子が正八角形である場合のループアンテナを示す。図８（ａ）の参照により、第４実施形態にかかるループアンテナの構成を説明する。誘電体基板８０１の一の面上(上面)に導体の正八角形ループ素子８０２が配置され、一の面に対して反対側の面である他の面上(下面)に導体の正八角形無給電素子８０３が配置される（図８（ａ）の８ａ、８ｂ）。正八角形無給電素子８０３の中心点と正八角形ループ素子８０２の中心点とを結ぶ線は略同心であり、誘電体基板８０１に対して垂直になるように、正八角形無給電素子８０３と正八角形ループ素子８０２とが配置されている。なお、正八角形無給電素子８０３の中心点と正八角形ループ素子８０２の中心点とを結ぶ線は同心であることが望ましいが、多少ずれてもよい。

また、正八角形無給電素子８０３には、正八角形ループ素子８０２の給電部８０４が配置されている位置に対して、対向する位置（１８０°ずれた位置）に開口部８０５が形成されている（図８（ａ）の８ｃ）。

半径（ｒ）は、正八角形ループ素子８０２の中心から頂点までの距離（ループ半径）を示し、幅（ＷL）は、正八角形ループ素子８０２のループ幅を示す。角度（Φ）は、正八角形無給電素子８０３の開口部８０５の開き角であり、幅（Ｗｐ）は正八角形無給電素子８０３の幅を示す。厚さ（ｔ）は誘電体基板８０１の厚さを示す。

第１実施形態と同様に誘電体基板８０１はガラスエポキシとし、無線通信に使用する所望の周波数帯域として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇの周波数帯域である２．４〜２．５ＧＨｚとした例を説明する。

正八角形無給電素子８０３を配置しないで、正八角形ループ素子８０２と誘電体基板８０１とにおける反射特性から正八角形ループ素子８０２のループ半径（ｒ）を決定する。図８（ｂ）に、特性インピーダンスが５０Ωの高周波回路に入力インピーダンスが７５Ωのループ素子を接続し、無給電素子を配置せずに、ループ半径（ｒ）を変化させたときの、ループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を示す。

第１実施形態と同様の手法により、所望の周波数帯の中心周波数より５％乃至１０％低い周波数が共振周波数となるようにループ半径（ｒ）を決定する。図８（ｂ）より、例えば、所望の周波数帯域の中心周波数である２．４５ＧＨｚから５％程度(１００ＭＨｚ程度)低い周波数で共振するループ半径として、（ｒ）＝１７．５ｍｍを決定する。第１実施形態と同様の手法により、他のパラメータを決定することができる。ここでは、ループ幅（ＷL）＝１ｍｍ、正八角形無給電素子８０３の幅（Ｗｐ）＝３ｍｍ、誘電体基板８０１の厚さ（ｔ）＝１ｍｍとし、開き角を変化させたときのループアンテナの反射特性のシミュレーション結果を図９（ａ）に示す。図９（ａ）より、リターンロスが-９．５ｄＢ以下となる開き角の範囲は２８２°〜３１１°であり、所望の周波数帯域で、最も反射特性が良好となる最適な開き角は３００°である。

また、所望の周波数帯域の中心周波数である２．４５ＧＨｚにおける最適な開き角３００°におけるループアンテナの放射指向特性を図９（ｂ）に示す。比較のために、正八角形無給電素子８０３を配置しない、八角形ループアンテナ単体の放射指向特性を図９（ｃ）に示す。図９（ｂ）、（ｃ）より正八角形無給電素子８０３を付加した本実施形態の八角形ループアンテナの放射指向特性は、八角形ループアンテナ単体の放射指向特性と相似形であることがわかる。すなわち、八角形ループアンテナにおいても正八角形無給電素子８０３の付加による放射指向特性に影響はないことがわかる。

本実施形態では異なる形状として正八角形を例に説明したが、同様の手法で多角形形状のループアンテナにおいても良好な反射特性を得ることが可能である。第１乃至第４実施形態では誘電体基板の厚さを１ｍｍとして説明しているが、この例に限定されず厚さが異なる誘電体基板の場合においても同様の手法により、リターンロスが-９．５ｄＢ以下の良好な反射特性をもつループアンテナを設計することができる。

第１乃至第４実施形態では誘電体基板としてガラスエポキシとテフロン、周波数帯域としてＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇとＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ループアンテナの形状として円形と正八角形について例示的に説明した。本発明の趣旨はこの例に限定されず、第１乃至第４実施形態におけるループアンテナのパラメータの設定方法（設計手順）を適用することにより、他の誘電体、周波数帯域、ループアンテナの形状においても同様に設計することが可能である。

本実施形態によれば、インピーダンス変換手段を設けることなく、５０Ω等の所定値のインピーダンスの特性を有する回路と接続することが可能であり、周波数帯域幅を広げたループアンテナを提供することができる。

上記各実施形態によれば、誘電体基板を挟んでループ素子と無給電素子を略同心の位置に配置し、無給電素子には、ループ素子の給電部の位置に対向する半周上の位置に、ループ素子の半周より小さな開口部を設ける。いいかえると、ループ素子のループ面に対して対向し、ループ素子と略同心の位置に無給電素子を配置する。無給電素子には、ループ素子のループ周上の給電部の位置に対向するループ周上の位置に、ループ素子の半周より小さな開口部を設ける。ループアンテナをこのような構成にすることにより、インピーダンスの特性が異なる回路と接続しても好適な特性を得ることができる。

（その他の実施例）
また、本発明ループアンテナのパラメータを設計する手法は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (6)

1. 誘電体基板の一の面上に配置され、給電部が設けられたループ素子と、
   前記誘電体基板の一の面に対して反対側の面である他の面上において、前記ループ素子と略同心の位置に配置され、前記給電部が設けられている位置に対向する位置に前記ループ素子の半周より小さな開口部が形成された無給電素子と、を有し、
   前記ループ素子の半径は、前記無給電素子が前記誘電体基板の前記他の面上に配置されていない状態のループアンテナが、当該無給電素子が前記誘電体基板の前記他の面上に配置されている状態のループアンテナによる無線通信で使用される周波数帯域の中心周波数よりも５％乃至１０％低い周波数で共振するように決定されることを特徴とするループアンテナ。
2. 前記ループアンテナによる無線通信で使用される周波数帯域内の周波数で前記ループアンテナが共振するように前記ループ素子の幅は決定されることを特徴とする請求項１に記載のループアンテナ。
3. 前記ループ素子の幅と、前記無給電素子の幅と、の比は１：３であることを特徴とする請求項２に記載のループアンテナ。
4. 前記ループ素子および前記無給電素子は導体で形成されることを特徴とする請求項１に記載のループアンテナ。
5. 前記無給電素子の開口部は、ループアンテナの使用周波数において電圧定在波比が２以下になる開口量であることを特徴とする請求項１に記載のループアンテナ。
6. 前記ループ素子の長さは前記ループアンテナに前記無給電素子が無い場合の使用周波数より低い周波数で共振する長さであることを特徴とする請求項１に記載のループアンテナ。