JP6402310B2 - 広帯域小型平面アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信技術を使用して通信を行うモバイル端末やウェアラブル端末などの各種移動体端末に搭載される広帯域小型平面アンテナに関する。

近年、無線ＬＡＮ及びＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）などの高速で大容量な通信システムが急速に普及している。また、これら移動体通信技術を利用した移動体端末（例えば、ノートパソコンやスマートフォンのようなモバイル端末、ユーザが装着する各種ウェアラブル端末など）では、携帯性の向上のため小型化が求められており、その通信用アンテナについても機器同様に小型化が求められている。

一般的に、アンテナを小型化すると、放射効率が悪化して帯域幅が狭くなってしまうが、下記特許文献１には、アンテナを低姿勢で広帯域化する公知技術として、円錐台形の素子と放射状方向に展開する平板素子及び短絡素子を組み合わせることにより、低姿勢で且つ広帯域特性が得られるようにした無指向性のアンテナ技術について開示されている。

特許第５６２１１６３号

しかしながら、特許文献１に開示されるアンテナは、低姿勢で小型の広帯域アンテナであるが、車輌などの移動体に搭載することを目的とし、そのアンテナ寸法が下限周波数の約λ／７の高さ、約λ／１０の幅及び奥行きとなっている。

そのため、アンテナとしての特性は優れているが、設置対象として車輌のような設置場所がある程度確保できるものに限定されてしまい、上述したようなユーザが所持する移動体端末に内蔵することを意図した設計とはなっていない。

よって、近年進む移動体端末の小型化に合わせ、端末内部に搭載可能であり、且つ全方向から電波を効率良く送受信するために水平性指向性が無指向となる広帯域特性に優れた新規の平面アンテナの開発が望まれている。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型化しても放射効率が低下せず、効率良く電波の送受信が可能な広帯域特性に優れた広帯域小型平面アンテナを提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明の広帯域小型平面アンテナに係る第１の態様は、基板の素子形成面上に、
グランドとして機能するグランド素子と、
前記グランド素子と接続された給電部から前記基板の上端に向かって徐々に拡幅するように形成された放射素子と、
前記放射素子の上部に形成される一つ又は複数の寄生素子とを備え、
前記基板の側端側にある前記寄生素子から前記グランド素子に向かって短絡素子が複数形成されていることを特徴とする、広帯域小型平面アンテナである。

本発明の広帯域小型平面アンテナに係る第２の態様は、第１の態様に係る広帯域小型平面アンテナにおいて、前記寄生素子は、前記基板上に形成された前記グランド素子の上端における略中央部分に形成された給電部を垂直方向に通る仮想対称軸Ｌを中心として線対称となるように前記放射素子の上部に複数形成され、
さらに前記基板上に形成された寄生素子のうち、少なくとも該基板の左側端及び右側端側にある寄生素子のそれぞれから前記グランド素子に向かって前記短絡素子が形成されていることを特徴とする、広帯域小型平面アンテナである。

本発明によれば、基板上に形成されたグランド素子から基板の上端に向かって徐々に拡幅する放射素子と、この放射素子の上部にグランド素子との間に短絡素子が設けられた寄生素子を形成することで、ＶＳＷＲ≦２となる比帯域を広帯域化とするができるとともに、アンテナの小型化を図ることができる。

本発明に係る第１形態の広帯域小型平面アンテナの概略構成図である。 本発明に係る第２形態の広帯域小型平面アンテナの概略構成図である。 本発明に係る第３形態の広帯域小型平面アンテナの概略構成図である。 実施例１として第１形態の広帯域小型平面アンテナにおけるＶＳＷＲ特性の一例を示すグラフである。 同実施例１の指向性利得図である。 実施例２として第１形態の広帯域小型平面アンテナにおけるＶＳＷＲ特性の一例を示すグラフである。 同実施例２の指向性利得図である。 実施例３として第１形態の広帯域小型平面アンテナにおけるＶＳＷＲ特性の一例を示すグラフである。 同実施例３の指向性利得図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。また、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などによりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれるものとする。よって、以下の実施形態では、第１形態〜第３形態の３つの形態例についてそれぞれ特徴となる部分を実施例毎に説明しているが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各形態における特徴要件を他の形態に取り入れ適宜組み合わせることもできる。

本発明の広帯域小型平面アンテナ（以下、単に「平面アンテナ」ともいう）は、移動体通信技術を使用して通信を行う、例えばスマートフォン、タブレット型端末、ノートパソコンなどのモバイル端末や、例えばユーザが腕や頭部に直接身に着けて使用する各種ウェアラブル端末のような移動体端末に搭載するべく、小型化を図りつつ広帯域特性に優れたアンテナである。

また、本明細書中では、図１〜３に示すように、本発明の平面アンテナ１〜３の表面となる素子形成面Ｅを平面視したときに、基板１１に対して水平な方向（図中の左右方向であり、基板の幅（横）方向）を「Ｘ方向」とし、このＸ方向に対して手前及び奥行き方向（基板１１の厚さ方向）を「Ｙ方向」とし、Ｘ方向と直交する垂直方向（図中の上下方向であり、基板１１の高さ（縦）方向）を「Ｚ方向」として定義する。

［１．第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態に係る平面アンテナについて説明する。
図１に示すように、第１形態の平面アンテナ１は、基板１１の表面となる素子形成面Ｅに、グランドとして機能するグランド素子１２と、アンテナ素子として機能する放射素子１３と、同じくアンテナ素子として機能し放射素子１３と接続又は該素子１３と容量結合される寄生素子１４と、放射素子１３に対して給電を行う給電部１５と、放射素子１３と寄生素子１４との間や基板１１上に形成した複数の寄生素子１４の間でインピーダンス整合が適切となるように設定された空隙１６と、インピーダンス整合を行うため寄生素子１４からグランド素子１２に向かって形成される短絡素子１７と、を備えている。

基板１１は、例えばリジット基板（紙フェノール基板や紙エポキシ基板など）からなる低誘電率基板であり、素子形成面Ｅに各素子が形成される。基板１１に採用される基板材料としては、アンテナの放射特性に影響が少なくなるような比誘電率を有していればよく、好ましくは比誘電率が５以下となる基板がよい。また、基板１１の形状としては、矩形状（長方形状若しくは正方形状）、円形、楕円形、三角形、多角形など、本アンテナ１が搭載される移動体端末の形態に合わせてその形状を規定すればよい。

グランド素子１２は、基板１１の素子形成面Ｅに例えばレジスト処理によって形成され、放射素子１３や寄生素子１４のグランド（接地）として機能する。

図１の構成例では、基板１１の素子形成面Ｅを上下に２分割したときの下方領域全面に亘ってベタパターンで形成されている。

なお、グランド素子１２は、作製される平面アンテナ１において放射素子１３や寄生素子１４のグランドとして機能すればよい。そのため、グランド素子１２の素子形状としては、図１に示すような形状に限定されず、例えば矩形、三角形、円形、楕円形を成した構成や、これら種々の形状を成す素子を所定の間隔で配置若しくは互いを接続した構成としてもよい。また、Ｘ−Ｙ平面上に広がる長方形、正方形、多角形、三角形、円形、楕円形などの形状の平板に置き換えることも可能である。

また、グランド素子１２のサイズ（寸法や厚さなど）や形状に関しては、少なくとも平面アンテナ１の帯域幅における最低周波数がＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性が２以下となるように適宜設定される。

放射素子１３は、グランド素子１２側から基板１１の上端１１ａに向けて徐々に拡幅する形状を成す金属又は高誘電体材料からなるアンテナ素子である。

図１の構成例では、基板１１の素子形成面Ｅにおけるグランド素子１２の右上方において、放射素子１３におけるグランド素子１２側の辺（以下、「下辺１３ａ」という）から基板１１の上端１１ａ側の辺（以下、「上辺１３ｂ」という）に向けて徐々に拡幅する台形形状を成している。

なお、放射素子１３の形状は、少なくともグランド素子１２側から基板１１の上端１１ａに向かって徐々に拡幅する形状であればよく、例えば給電点Ｐとなる頂点がグランド素子１２側で、底辺が基板１１の上端１１ａ側とする逆三角形状や、下辺１３ａと上辺１３ｂとが平行でない矩形形状であってもよい。

また、放射素子１３のサイズ（寸法や厚さなど）や形状に関しては、少なくとも平面アンテナ１の帯域幅における最低周波数がＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性が２以下となるように適宜設定される。

寄生素子１４は、放射素子１３の上部と接続又はインピーダンス整合が適切となるように所定幅で設定された空隙１６を介して放射素子１３と容量結合される線状のアンテナ素子である。

図１の構成例では、台形形状の放射素子１３の上部（放射素子１３の上辺１３ｂの上方及び左上側）に２本形成され、各寄生素子１４の間と、放射素子１３の上辺１３ｂと寄生素子１４との間は、インピーダンス整合が適切となるように設定された空隙１６を介して容量結合した構成となっている。

なお、寄生素子１４は、図１に示すような空隙１６を介して放射素子１３との間を容量結合した構成に限定されず、寄生素子１４の端部と放射素子１３の上辺１３ｂとを直接接続した状態で形成してもよい。また、寄生素子１４を放射素子１３に直接接続する場合は、好ましくは放射素子１３の上辺１３ｂの端部であるがこれに限定されず、接続位置が放射素子１３の上辺１３ｂ近傍としてもよい。つまり、寄生素子１４の形成位置としては、放射素子１３の上辺１３ｂやこの上辺１３ｂの近傍を含む少なくとも放射素子１３の上部であればよい。

さらに、寄生素子１４のサイズ（寸法や厚さなど）や形状に関しては、少なくとも平面アンテナ１の帯域幅における最低周波数がＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性が２以下となるように適宜設定される。

給電部１５は、給電線（例えば、同軸ケーブル）を構成する一方の導体（例えば、同軸ケーブルの外側導体）がグランド素子１２と接続され、この給電線を構成する他方の導体（例えば、同軸ケーブルの内部導体）が放射素子１３の給電点Ｐと接続され、電波送信時に放射素子１３の給電点Ｐに高周波電力を給電するとともに、電波を捕らえて発生した高周波電力を伝送するために用いられる。

図１の構成例において、給電部１５は、基板１１の裏面側から表面（素子形成面Ｅ）に導出される図示しない給電線の内部導体に対し、半田付けなどにより放射素子１３の下端（図１における下辺１３ａ）に設けられた給電点Ｐと直結されている。また、図１において、給電部１５は、放射素子１３の下辺１３ａの中央部分と接続させるため、基板１１の中心部分から右側に所定距離ずれた位置に形成されている。

空隙１６は、放射素子１３と寄生素子１４との間、或いは基板１１上に寄生素子１４を複数設けた際の各素子間の間に設けられ、対象となる素子同士がインピーダンス整合が適切となるように設定された間隔である。

なお、空隙１６は、放射素子１３と寄生素子１４との間や、複数設けられた寄生素子１４の各素子間において容量結合が必要な場合にのみ設けられる。よって、例えば平面アンテナ１の構成として、放射素子１３に対し寄生素子１４が直接接続される構成のような場合には、放射素子１３と寄生素子１４との間に空隙１６を設ける必要はない。同様に、寄生素子１４を複数設けず１つの寄生素子１４とした場合には、空隙１６が不要となる。

短絡素子１７は、インピーダンス整合を行うため、寄生素子１４からグランド素子１２に向かって形成される素子である。

図１の構成例において、基板１１の左側端に沿って、寄生素子１４の端部からグランド素子１２の上端と接続されるように形成されている。

なお、短絡素子１７のサイズ（寸法や厚さなど）や形状に関しては、少なくとも平面アンテナ１の帯域幅における最低周波数がＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性が２以下となるように適宜設定される。また、短絡素子１７は、基板１１上に形成された寄生素子１４の数に限らず、少なくとも一つの寄生素子１４がグランド素子１２に短絡するように形成されていればよいが、好ましくは基板１１の右又は左側端側に形成された寄生素子１４からグランド素子１２に向けて形成するのがよい。

以上のように、第１形態に係る平面アンテナ１は、基板１１の素子形成面Ｅに形成されたグランド素子１２と接続された給電部１５から基板１１の上端１１ａに向かって徐々に拡幅するように形成された放射素子１３と、放射素子１３の上部に近接又は直接接続される寄生素子１４とを備え、基板１１の側端側に形成された寄生素子１４からその側端に沿ってグランド素子１２に向かう短絡素子１７が形成されている。

これにより、アンテナサイズの小型化が図れ、さらにアンテナの放射効率の指針であるＶＳＷＲ≦２となる比帯域が高効率となり、非常に広い広帯域特性を得ることができる。

なお、第１形態の平面アンテナ１では、基板１１においてグランド素子１２の上部における右側に放射素子１３、左側に短絡素子１７が形成された寄生素子１４を配置した構成であるが、この寄生素子１４と放射素子１３との配置位置が左右逆（つまり、基板１１を裏面側から見たような配置）としてもよい。

［２．第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る平面アンテナについて説明する。
なお、第２形態に係る平面アンテナ２を構成する各構成要件（グランド素子１２、放射素子１３、寄生素子１４、給電部１５、空隙１６及び短絡素子１７）については、上述した第１形態の平面アンテナ１を構成する各構成要件とその機能が同一であるため、以下の説明では同一の符号を付してその説明を省略し、第１形態と異なる構成部分についてのみ説明する。

第２形態の平面アンテナ２は、基板１１上に形成されたグランド素子１２の上端における略中央部分に給電部１５を形成し、この給電部１５に放射素子１３の給電点Ｐを接続する。また、寄生素子１４は、給電部１５を通るＺ方向に平行な垂線である仮想対称軸Ｌを中心として左右方向（Ｘ方向）に線対称となるように形成されている。さらに、基板１１の右側端、左側端と接する寄生素子１４については、それぞれ基板１１の右側端又は左側端に沿ってグランド素子１２の上端と接続する短絡素子１７が形成されている。

図２の構成例において、基板１１上に、下辺１３ａから上辺１３ｂに向けて徐々に拡幅する台形形状の放射素子１３の上部に寄生素子１４が３本形成されている。また、３本の寄生素子１４のうち、中央の寄生素子１４は放射素子１３の上辺１３ｂと略同等の長さで平行に形成されており、右側及び左側の寄生素子１４は、中央の寄生素子１４から所定幅の空隙１６を介して基板１１の左側端又は右側端に至るまで形成されている。

さらに、第１形態と同様、各寄生素子１４の間と、放射素子１３と中央の寄生素子１４との間は、インピーダンス整合が適切となるように設定された空隙１６を介して容量結合した構成となっている。また、基板１１の右側側端及び左側端に沿って、左右の寄生素子１４の端部からグランド素子１２の上端に向かってそれぞれ短絡素子１７が形成されている。

つまり、第２形態の平面アンテナ２は、図１に示す第１形態の平面アンテナ１における放射素子１３よりも左側部分を放射素子１３の右側に新たに設け、仮想対称軸Ｌを中心として放射素子１３の右上方及び左上方に寄生素子１４を線対称に設けた構成となる。

なお、第２形態の平面アンテナ２において、仮想対称軸Ｌを中心として線対称に形成された寄生素子１４の数、サイズ（寸法、厚さ）、形状については、第１形態と同様、少なくとも平面アンテナ１の帯域幅における最低周波数がＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性が２以下となるように適宜設定される。また、アンテナ特性を向上させるために寄生素子１４とグランド素子１２との間に形成される短絡素子１７を複数形成することもできる。また、短絡素子１７は、基板１１上に形成された寄生素子１４の数に限らず、少なくとも一つの寄生素子１４がグランド素子１２に短絡するように形成されていればよいが、好ましくは基板１１の右又は左側端側に形成された寄生素子１４からグランド素子１２に向けて形成するのがよい。

以上説明したように、第２形態の平面アンテナ２は、基板１１の素子形成面Ｅに形成されたグランド素子１２と接続された給電部１５から基板１１の上端１１ａに向かって徐々に拡幅するように形成された放射素子１３と、基板１１上に形成されたグランド素子１２の上端における略中央部分に形成された給電部１５を通る仮想対称軸Ｌを中心として線対称となるように放射素子１３の上部に形成された寄生素子１４とを備えている。さらに、基板１１の左側端又は右側端と当接する寄生素子１４からは、それぞれグランド素子１２に向かって短絡素子１７が形成されている。

これにより、アンテナサイズの小型化が図れ、またアンテナの放射効率の指針であるＶＳＷＲ≦２となる比帯域が高効率となり、さらに第１形態に示す平面アンテナ１よりも広い広帯域特性を得ることができる。

［３．第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る平面アンテナについて説明する。
なお、第３形態に係る平面アンテナ３を構成する各構成要件（グランド素子１２、放射素子１３、寄生素子１４、給電部１５、空隙１６及び短絡素子１７）については、上述した第１形態の平面アンテナ１を構成する各構成要件とその機能が同一であるため、以下の説明では同一の符号を付してその説明を省略し、第１形態や第２形態と異なる構成部分についてのみ説明する。

第３形態の平面アンテナ３は、第１形態の平面アンテナ１の寄生素子１４からグランド素子１２に向かって形成した短絡素子１７を複数本とした構成である。図３の構成例では、寄生素子１４から短絡素子１７が２本追加され合計３本形成された構成となる。

なお、複数形成される短絡素子１７の数、サイズ（寸法、厚さ）、形状に関しては、少なくとも平面アンテナ１の帯域幅における最低周波数がＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性が２以下となるように適宜設定される。

以上説明したように、第３形態の平面アンテナ３は、第１形態の構成例を基準とし、基板１１の側端側の寄生素子１４からグランド素子１２に向かって複数の短絡素子１７が形成されている。これにより、アンテナサイズの小型化が図れ、さらにアンテナの放射効率の指針であるＶＳＷＲ≦２となる比帯域が高効率となる。また、短絡素子１７が複数本形成されることで、第１形態や第２形態に示す平面アンテナ１、２よりも広い広帯域特性を得ることができる。

なお、第３形態の平面アンテナ１では、基板１１においてグランド素子１２の上部における右側に放射素子１３、左側に短絡素子１７が形成された寄生素子１４を配置した構成であるが、この寄生素子１４と放射素子１３との配置位置が左右逆（つまり、基板１１を裏面側から見たような配置）としてもよい。

［４．実施例］
次に、上述した各形態に係る平面アンテナ１〜３の実施例について説明する。
なお、下記に示す実施例は本発明を限定するものではなく、前・後記の趣旨に照らし合わせて本発明の構成及び特徴要件を逸脱しない範囲で適宜設計変更することは、何れも本発明の技術的範囲に含まれるものとする。

＜実施例１＞
（１．ＶＳＷＲ特性）
第１形態に係る平面アンテナ１のＶＳＷＲ特性を図４に示す。このグラフにおいて、縦軸はＶＳＷＲであり、横軸は周波数（ＧＨｚ）である。

この場合、一般的にアンテナの放射効率が良いと判断される基準としてＶＳＷＲが２．０以下の比帯域は、
比帯域＝帯域幅／中心周波数×１００［％］
ここで、帯域幅＝最高周波数−最低周波数
中心周波数＝（最高周波数＋最低周波数）／２
の式により求めることができる。

図４に示すＶＳＷＲ特性において、周波数６６０［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の範囲及び１. ３８〜３. ４２［ＧＨｚ］の範囲でＶＳＷＲが２．０以下となっている。
（１）６６０［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の範囲
・帯域幅＝最高周波数−最低周波数＝７００［ＭＨｚ］−６６０［ＭＨｚ］
＝４０［ＭＨｚ］
・中心周波数＝（最高周波数＋最低周波数）／２
＝（６６０［ＭＨｚ］＋７００［ＧＨｚ］）／２
＝６８０［ＭＨｚ］
であるので、比帯域は、
比帯域＝４０／６８０×１００［％］≒５. ８８［％］
（２）１. ３８〜３. ４２［ＧＨｚ］の範囲
・帯域幅＝最高周波数−最低周波数＝３. ４２［ＧＨｚ］−１. ３８［ＧＨｚ］
＝２. ０４［ＧＨｚ］
・中心周波数＝（最高周波数−最低周波数）／２
＝（１. ３８［ＧＨｚ］＋３. ４２［ＧＨｚ］）／２
＝２. ４［ＧＨｚ］
であるので、比帯域は、
比帯域＝２. ０４／２. ４×１００［％］≒８５［％］

以上より、第１形態の平面アンテナ１は、周波数６６０［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の範囲及び１. ３８〜３. ４２［ＧＨｚ］の範囲でＶＳＷＲが２. ０以下となっており、最低周波数はそれぞれ、６６０［ＭＨｚ］、１. ３８［ＧＨｚ］であり、波長は約４５５［ｍｍ］及び２１７［ｍｍ］である。
よって、縦Ｈ＝７５［ｍｍ］、横Ｗ＝１００［ｍｍ］であるので、
〔６６０［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の範囲〕
（１）波長比（縦）
波長比（縦）＝縦長さ／最低周波数の波長
＝７５［ｍｍ］／４５５［ｍｍ］
＝０. １７λ
（２）波長比（横）
波長比（横）＝横長さ／最低周波数の波長
＝１００［ｍｍ］／４５５［ｍｍ］
＝０. ２２λ
〔１. ３８〜３. ４２［ＧＨｚ］の範囲〕
（１）波長比（縦）
波長比（縦）＝縦長さ／最低周波数の波長
＝７５［ｍｍ］／２１７［ｍｍ］
＝０. ３５λ
（２）波長比（横）
波長比（横）＝横長さ／最低周波数の波長
＝１００［ｍｍ］／２１７［ｍｍ］
＝０. ４６λ
となり、最低周波数の約０. ３４λの高さ及び０. ６３λの幅となる小型のプリントアンテナ（幅（横）１００ｍｍ、高さ（縦）７５ｍｍ、奥行き（厚さ）１．６ｍｍ）である。

（３．指向性利得）
図５は、上記平面アンテナ１において、無線ＬＡＮで使用される２. ４［ＧＨｚ］帯での指向性利得を示す。
Ｘ−Ｙ面（水平面）の指向性利得は、最大約３. ５［ｄＢｉ］、最小約−１. １［ｄＢｉ] でＸ−Ｙ面（水平面）指向性利得については、略無指向で高利得となっている。また、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面についても、最大利得が１. ５［ｄＢｉ］、３. ３［ｄＢｉ］となっており、高利得であることが確認された。

＜実施例２＞
（１．ＶＳＷＲ特性）
第２形態に係る平面アンテナ２のＶＳＷＲ特性を図６に示す。このグラフにおいて、縦軸はＶＳＷＲであり、横軸は周波数（ＧＨｚ）である。

この場合、一般的にアンテナの放射効率が良いと判断される基準であるＶＳＷＲが２．０以下の比帯域は、
比帯域＝帯域幅／中心周波数×１００［％］
ここで、帯域幅＝最高周波数−最低周波数
中心周波数＝（最高周波数＋最低周波数）／２
の式により求めることができる。

図６に示すＶＳＷＲ特性において、
・帯域幅＝最高周波数−最低周波数＝３．２８［ＧＨｚ］−１. ３４［ＧＨｚ］
＝１. ９４［ＧＨｚ］
・中心周波数＝（最高周波数＋最低周波数）／２
＝（１. ３４［ＧＨｚ］＋３. ２８［ＧＨｚ］）／２
＝２. ３１［ＧＨｚ］
であるので、比帯域は、
比帯域＝１. ９４／２. ３１×１００［％］≒８４［％］
となる。

（２．寸法比）
上記平面アンテナ２において、周波数１. ３４〜３. ２８［ＧＨｚ］の範囲でＶＳＷＲが２. ０以下となっており、最低周波数は１. ３４［ＧＨｚ］であり、波長は約２２４［ｍｍ］である。
よって、縦Ｈ＝７５［ｍｍ］、横Ｗ＝１４０［ｍｍ］であるので、
（１）波長比（縦）
波長比（縦）＝縦長さ／最低周波数の波長
＝７５［ｍｍ］／２２４［ｍｍ］
＝０. ３４λ
（２）波長比（横）
波長比（横）＝横長さ／最低周波数の波長
＝１４０［ｍｍ］／２２４［ｍｍ］
＝０. ６３λ
となり、最低周波数の約０. ３４λの高さ及び０. ６３λの幅となる小型プリントアンテナ（幅（横）１４０ｍｍ、高さ（縦）７５ｍｍ、奥行き（厚さ）１．６ｍｍ）が作製された。

（３．指向性利得）
図７は、上記平面アンテナ２において、無線ＬＡＮで使用される２. ４［ＧＨｚ］帯での指向性利得を示す。
Ｘ−Ｙ面（水平面）の指向性利得は、最大約３. ７［ｄＢｉ］、最小約−０. ４［ｄＢｉ] でＸ−Ｙ面（水平面）指向性利得については、略無指向で高利得となっている。また、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面についても、最大利得が１. ５［ｄＢｉ］、３. ８［ｄＢｉ］となっており、高利得であることが確認された。

＜実施例３＞
（１．ＶＳＷＲ特性）
第３形態に係る平面アンテナ３のＶＳＷＲ特性を図８に示す。このグラフにおいて、縦軸はＶＳＷＲであり、横軸は周波数（ＧＨｚ）である。

この場合、一般的にアンテナの放射効率が良いと判断される基準であるＶＳＷＲが２．０以下の比帯域は、
比帯域＝帯域幅／中心周波数×１００［％］
ここで、帯域幅＝最高周波数−最低周波数
中心周波数＝（最高周波数＋最低周波数）／２
の式により求めることができる。

図８に示すＶＳＷＲ特性において、
・帯域幅＝最高周波数−最低周波数＝８６７［ＭＨｚ］−３. ２［ＧＨｚ］
＝２. ３３［ＧＨｚ］
・中心周波数＝（最高周波数＋最低周波数）／２
＝（８６７［ＭＨｚ］＋３. ２［ＧＨｚ］）／２
＝２. ０３［ＧＨｚ］
であるので、比帯域は、
比帯域＝２. ３３／２. ０３×１００［％］≒１１４．７［％］
となる。

（２．寸法比）
上記平面アンテナ１において、周波数８６７［ＭＨｚ］〜３. ２［ＧＨｚ］の範囲でＶＳＷＲが２. ０以下となっており、最低周波数は８６７［ＭＨｚ］であり、波長は約３４６［ｍｍ］である。
よって、縦Ｈ＝７５［ｍｍ］、横Ｗ＝１００［ｍｍ］であるので、
（１）波長比（縦）
波長比（縦）＝縦長さ／最低周波数の波長
＝７５［ｍｍ］／３４６［ｍｍ］
＝０. ２２λ
（２）波長比（横）
波長比（横）＝横長さ／最低周波数の波長
＝１００［ｍｍ］／２２４［ｍｍ］
＝０. ２９λ
となり、最低周波数の約０. ２２λの高さ及び０. ２９λの幅が非常に小さい小型プリントアンテナ（幅（横）１００ｍｍ、高さ（縦）７５ｍｍ、奥行き（厚さ）１．６ｍｍ）が作製された。

（３．指向性利得）
図７は、無線ＬＡＮで使用される２. ４［ＧＨｚ］帯での指向性利得を示す。
Ｘ−Ｙ面（水平面）の指向性利得は、最大約４．３［ｄＢｉ］、最小約−８. ９［ｄＢｉ] でＸ−Ｙ面（水平面）指向性利得については、略無指向で高利得となっている。また、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面についても、最大利得が２. ４［ｄＢｉ］、３. ３［ｄＢｉ］となっており、高利得であることが確認された。

１〜３…平面アンテナ
１１…基板（１１ａ…基板の上端）
１２…グランド素子
１３…放射素子（１３ａ…下辺、１３ｂ…上辺）
１４…寄生素子
１５…給電部
１６…空隙
１７…短絡素子
Ｅ…素子形成面
Ｌ…仮想対称軸
Ｐ…給電点

Claims (2)

1. 基板の素子形成面上に、
   グランドとして機能するグランド素子と、
   前記グランド素子と接続された給電部から前記基板の上端に向かって徐々に拡幅するように形成された放射素子と、
   前記放射素子の上部に形成される一つ又は複数の寄生素子とを備え、
   前記基板の側端側にある前記寄生素子から前記グランド素子に向かって短絡素子が複数形成されていることを特徴とする広帯域小型平面アンテナ。
2. 前記寄生素子は、前記基板上に形成された前記グランド素子の上端における略中央部分に形成された給電部を垂直方向に通る仮想対称軸Ｌを中心として線対称となるように前記放射素子の上部に複数形成され、
   さらに前記基板上に形成された寄生素子のうち、少なくとも該基板の左側端及び右側端側にある寄生素子のそれぞれから前記グランド素子に向かって前記短絡素子が形成されていることを特徴とする請求項１記載の広帯域小型平面アンテナ。