JPH11154815A - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JPH11154815A
JPH11154815A JP10203024A JP20302498A JPH11154815A JP H11154815 A JPH11154815 A JP H11154815A JP 10203024 A JP10203024 A JP 10203024A JP 20302498 A JP20302498 A JP 20302498A JP H11154815 A JPH11154815 A JP H11154815A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】接地導体板の小型化によって、接地導体板上の
線状逆Fアンテナの性能が劣化する。この劣化を低減
し、しかも簡単な構成のアンテナ装置を提案する。 【解決手段】長手方向が1/4波長の長方形の接地導体
板に配置された逆F型アンテナに関するもので、接地導
体板102上に実装された線状逆F型アンテナ101と
によって構成され、線状逆F型アンテナ101が、接地
導体板102の長手方向の一端で、しかも長手方向の辺
と垂直となるように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】携帯型の無線機などに利用さ
れる小型化されたアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯無線機の小型化、薄型化が進
んでいる。携帯無線機はその名の通り、持ち運びを行う
ものであり、可搬性に優れていることが条件である。そ
のためには小型薄型であることは非常に重要な項目とな
る。
【0003】しかしながらこのように小型化を行うこと
によりアンテナ特性が劣化してしまうことがあり、特に
逆F型アンテナのような内蔵アンテナではこれが顕著と
なる場合がある。図11は従来の小型の接地導体板上に
線状逆F 型アンテナを配置したアンテナ装置である。線
状逆F 型アンテナ1101は、接地導体板1102に短
絡線1103および給電線1104にて接続されてい
る。ここでは動作周波数800MHzの携帯無線機を一
例としている。また、無線機を簡易化して表現するため
接地導体板だけとし、接地導体板の長手方向長さL を所
定の動作周波数の1/4波長の長さとした。
【0004】図12は図11に示す線状逆F アンテナ1
101の放射効率を示すグラフである。横軸に図11に
示す接地導体板1102の長手方向の長さL を示す。こ
のグラフからわかる通り、接地導体板長手方向長さが1
/4波長以下になると効率は−3dB以下となってい
る。これはアンテナ1101に給電された電力の約半分
が、アンテナ1101上で損失となってしまっているこ
とを示している。このように線状逆F型アンテナのよう
な小形アンテナでは、接地導体板としての接地導体板の
小型化により、非常に大きな劣化が生じる場合があると
いう問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
携帯無線機において小型化が進むと、アンテナの特性が
劣化する場合があるという問題点があった。特に、1/
4波長程度の接地導体板にとりつけられた逆F型アンテ
ナでは劣化の度合いが大きく、安定した通信に支障を来
たしてしまうといった問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のアンテナ装置は、長手方向の2辺の長さ
が所定の動作周波数の波長の1/4である長方形の板状
の導電性部材からなる接地導体板と、前記接地導体板の
長手方向の2辺に略垂直な2辺の少なくとも一辺の近傍
に配設された短絡点と、前記短絡点にて一端を前記接地
導体板に接続した第1の線状素子と、前記接地導体板の
長手方向の2辺に略垂直な2辺の少なくとも一辺の近傍
に配設された給電点と、前記給電点にて一端を前記接地
導体板に接続した第2の線状素子と、一端を前記第1の
線状素子に接続し、前記給電点から他端までの長さが前
記波長の1/4となるよう前記第2の線状素子に接続
し、前記接地導体板の長手方向の2辺に略垂直に配設さ
れた第3の線状素子とを具備したことを特徴とする。
【0007】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記給電点及び前記短絡点は前記接地導体板の頂点近傍に
配置されたことを特徴とする。さらに本発明のアンテナ
装置において、前記第3の線状素子は、前記他端側で第
1の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ、かつ前記第
1の折り曲げ部よりも他端側の第2の折り曲げ部にて略
直角に折り曲げられていることを特徴とする。
【0008】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記第2の折り曲げ部にて折り曲げられた前記第3の線状
素子の他端は前記接地導体板の長手方向の2辺に略垂直
であることを特徴とする。
【0009】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記第1の折り曲げ部から前記第2の折り曲げ部間の前記
第3の線状素子は前記接地導体板の長手方向の2辺に略
平行であることを特徴とする。
【0010】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記第1の折り曲げ部から前記第2の折り曲げ部間の前記
第3の線状素子は前記接地導体板側に折り曲げられてい
ることを特徴とする。
【0011】また本発明のアンテナ装置は、長手方向の
2辺の長さが所定の動作周波数の波長の1/4である長
方形の板状の導電性部材からなる接地導体板と、前記接
地導体板の長手方向の2辺に略垂直な2辺の少なくとも
一辺の近傍に配設された給電点と、前記給電点にて一端
を前記接地導体板に接続した第1の線状素子と、一端を
前記第1の線状素子に接続し、前記給電点から他端まで
の長さが前記波長の1/4であり、前記接地導体板の長
手方向の2辺に略垂直に配設された第2の線状素子とを
具備したことを特徴とする。
【0012】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記給電点は、前記接地導体板の頂点近傍に配置されたこ
とを特徴とする。さらに本発明のアンテナ装置は、前記
第2の線状素子は、前記他端側で第1の折り曲げ部にて
略直角に折り曲げられ、かつ前記第1の折り曲げ部より
も他端側の第2の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ
ていることを特徴とする。
【0013】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記第2の折り曲げ部にて折り曲げられた前記第3の線状
素子の他端は前記接地導体板の長手方向の2辺に略垂直
であることを特徴とする。
【0014】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記第1の折り曲げ部から前記第2の折り曲げ部間の前記
第2の線状素子は前記接地導体板の長手方向の2辺に略
平行であることを特徴とする。
【0015】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記第1の折り曲げ部から前記第2の折り曲げ部間の前記
第2の線状素子は前記接地導体板側に折り曲げられてい
ることを特徴とする。
【0016】さらに本発明のアンテナ装置において、前
記第2の線状素子又は第3の線状素子は、前記他端側で
第1の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ、かつ前記
第1の折り曲げ部よりも他端側の第2の折り曲げ部にて
略直角に折り曲げられ、かつ前記第2の折り曲げ部より
も他端側の第3の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ
ていることを特徴とする。さらに本発明のアンテナ装置
において、前記第2の線状素子又は第3の線状素子は、
U 字型または、J 字型であることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図1は本発明の一実施例に係わるアン
テナ装置の構成を示す構成図である。図中101はアン
テナ、102は接地導体板である。アンテナ101は、
短絡線101a 、給電線101b を介して接地導体板1
02の端部に、接地導体板102の長手方向の2辺と垂
直となるよう取り付けられている。アンテナ101は、
接地導体板上におさまるように折り曲げている。
【0018】図2は図1を元にして構成した無線機アン
テナモデルを用いて、測定を行った結果をグラフ化した
ものである。グラフは、縦軸にアンテナの放射効率を、
横軸に接地導体板の長さを取っている。このグラフで
は、比較のために、アンテナ配置を従来のものとしたと
きのアンテナの放射効率も同時に示している。グラフか
らわかるとおり、今回提案のアンテナの配置方式では、
接地導体板の長さによらず、アンテナの利得が一定とな
っている。特に1/4波長のところでは、従来の方法に
くらべ2dB程度性能改善が行われている。
【0019】このように、アンテナの配置方法をかえる
ことによって特性が改善される理由は以下のように説明
される。基板上に配置された線状逆Fアンテナでは、ア
ンテナが低姿勢化するため、アンテナ自体から放射する
電磁波の量に比べて、基板上からの放射量が大きくな
る。
【0020】図5は、これを説明するために、基板なら
びにアンテナ上の電流を模式的に表したものである。線
状逆Fアンテナ自体からの放射は、基板に対して垂直と
なる部分の電流Fからの放射のみである。線状逆Fアン
テナ上には、基板と平行となる部分にも電流Gが分布し
ているが、この部分は、アンテナから基板上にもれ込ん
だ電流Aにより放射が打ち消されてしまうため、放射に
はほとんど寄与しない。電流Gと電流Aは向きが逆なの
でG とA による放射界は互いに打ち消しあうのである。
【0021】基板上から放射される電磁波は、アンテナ
から基板上に流れ込んだ高周波電流より放射されたもの
である。基板上からは、ほとんどが基板の端(周囲)の
部分の電流B、C、D、Eから放射が行われる。高周波
電流は、基板の端により多く分布するという特性を有し
ているのである。またここで放射への寄与は、DとBの
部分からが多く、CとEは少ない。C、Eは長さが短い
ためである。
【0022】以上のように、アンテナ自体からの放射
は、F の部分からのみ生じる。この部分の放射抵抗は、
アンテナの高さが、50分の1波長(波長は、アンテナの
使用周波数に対応)とすれば、そこからの放射抵抗は概
算で600ミリオームである。一方、基板上からは、B
、C 、D 、F から放射される。ここからの放射は、基
板長が半波長の長さのとき、3000ミリオームと概算
される。従ってこのような場合、放射はアンテナからよ
りも基板からの量が多くなっていることはあきらかであ
る。
【0023】ここで基板が短くなった場合を考える。上
記のモデルにおいて基板長が四分の一波長となった場合
のときの放射抵抗を概算すると、アンテナからの放射抵
抗は、600ミリオームと同じである。一方、基板から
の放射抵抗は1000ミリオームとなり、基板が半波長
のときの値の3 分の1になる。
【0024】図6は基板が四分の一波長の場合の電流分
布を模式的に示したものである。基板が短い場合と長い
場合を比較すると、短い場合の方では、電流Bの全部と
電流Dの半分がなくなってしまっており、放射に寄与す
る電流分布が少なくなってしまっているのがわかる。こ
のようにして基板が短くなると、電磁波の放射量が減少
し、アンテナの性能が低下してしまう。
【0025】本提案のアンテナ配置の場合を説明する。
図7は、本提案のアンテナの電流分布の模式図である。
この場合、比較的大きな電流分布であるAとDが残り、
この部分が放射に十分寄与することになる。従って、図
6のように従来のようにアンテナ配置をした場合にくら
べ、基板からの放射量が増加し、結果的にアンテナ放射
特性が改善されるのである。本発明のときの基板からの
放射抵抗を計算すると、基板長が四分の一波長のとき3
000ミリオームとなっており、エレメントを基板の長
手方向に配置した場合に比べて、3 倍の値となる。
【0026】なお、図1に示す逆F 型アンテナ装置では
アンテナ101の線状素子の端部の折り曲げ部を垂直に
折り曲げているが、本願発明はこれに限定するものでは
ない。さらに端部の折り曲げる方向を接地導体板の他端
側としているが、接地導体板の上に収まるような方向で
あれば折り曲げる方向を限定するものではない。
【0027】図6から図10は、図1に示したアンテナ
装置の実施例の変形例である。これらの実施例は全て図
1のアンテナ装置とほぼ同等の効果を得ることができ
る。図6は、図1のモデルにおいて、給電線101bだ
けを残して、短絡線101aを取り除いたアンテナ装置
である。このアンテナは逆L型アンテナと呼ばれてお
り、逆F 型アンテナの原形となったものである。図1の
逆F型アンテナにおいて、短絡線101aは整合回路の
役割を果たしている。図6の逆L型アンテナでは、この
整合回路がないため、アンテナと給電線の整合が劣化す
る。図6の逆L型アンテナの場合、アンテナの給電点と
給電線の間に図示しない整合回路を設けることによって
整合をとることが可能である。図7と図8は、アンテナ
を図1に示す実施例のアンテナ101とは異なる方向に
曲げた実施例である。図7のアンテナ装置は、アンテナ
エレメントを基板702がある方向とは逆方向に向けて
折り曲げて構成した例である。図8のアンテナ装置は、
アンテナエレメントの先端部分が基板802に近づくよ
うな方向に折り曲げたものである。これらのアンテナ
は、コの字型にエレメントを曲げている。この部分の働
きを図7において説明する。このコの字の平行となる2
辺701cと701e、常に、基板702の長手方向と
垂直となるように配置されている。この条件が満たされ
ていれば、本発明のアンテナは、どのような方向に曲げ
てもその効果は減少することはない。つまり、この条件
下では、アンテナエレメント701cと701eの電流
は、基板上に分布する基板の長手方向向きの電流を打ち
消さない。従って701cと701eによる利得の劣化
はない。なぜなら主な放射源となる基板上の長手方向の
電流は減らないからである。またアンテナエレメント7
01dの部分は、図1に示した実施例においては、わず
かながら基板102上の電流を打ち消すものの、その量
は従来のアンテナ装置に比べればわずかであり、図7及
び図8に示した実施例の場合では、図1の場合に比べ
て、基板上の電流を打ち消す量は小さなものとなる。し
かしながら、この701bの部分が長くなる場合、それ
によって、基板702上の電流が打ち消されることにな
る。したがって701dの部分が十分短い場合、たとえ
ば、20分の1波長以下の長さであれば、701dのの
影響は無視できる。図9では、逆F型アンテナ901の
アンテナエレメント部分をコイル状にすることによって
アンテナエレメント部分の短縮化を図ったものである。
折り曲げる方法に比べて、アンテナの動作周波数帯が狭
くなってしまうという欠点があるが、基板上の長手方向
の電流を打ち消す性質が減少するため、その分放射効率
の劣化が小さいという長所をもつ。図10は、図1の実
施例において、アンテナ素子101をさらにもう一度曲
げることによって、アンテナを基板102の頂点部分に
配置した場合の実施例である。このようにすることによ
って、図5においてEで表示される電流を打ち消す働き
をしていたGの部分が移動するので、Eの部分からの放
射が発生する。結果として基板102上からの放射量が
増加し、放射効率の上昇が生じる。
【0028】
【発明の効果】これまで述べてきたように、線状逆F型
アンテナを用いたアンテナ装置では、接地導体板の大き
さが小さくなると性能が劣化し、特に長手方向が1/4
波長になるとアンテナの放射特性が大きく劣化するとい
った問題があった。しかしながら本発明で提案するよう
に、逆F型アンテナ及び逆L型アンテナを接地導体板の
長手方向と直交するように配置することによって、上記
のようなアンテナ特性の劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施の形態を示すアンテナ装置の
構成図。
【図2】本願発明の一実施の形態を示すアンテナ装置の
特性を示すグラフ図。
【図3】本願発明の一実施の形態を説明するための説明
図。
【図4】本願発明の一実施の形態を説明するための説明
図。
【図5】本願発明の一実施の形態を説明するための説明
図。
【図6】本願発明の他の一実施の形態を説明するための
説明図。
【図7】本願発明の他の一実施の形態を説明するための
説明図。
【図8】本願発明の他の一実施の形態を説明するための
説明図。
【図9】本願発明の他の一実施の形態を説明するための
説明図。
【図10】本願発明の他の一実施の形態を説明するため
の説明図。
【図11】従来のアンテナ装置の構成図。
【図12】従来のアンテナ装置の特性を示すグラフ図。
【符合の説明】
101・・・線状逆F 型アンテナ 102・・・接地導体板

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向の2辺の長さが所定の動作周波
    数の波長の1/4である長方形の板状の導電性部材から
    なる接地導体板と、 前記接地導体板の長手方向の2辺に略垂直な2辺の少な
    くとも一辺の近傍に配設された短絡点と、 前記短絡点にて一端を前記接地導体板に接続した第1の
    線状素子と、 前記接地導体板の長手方向の2辺に略垂直な2辺の少な
    くとも一辺の近傍に配設された給電点と、 前記給電点にて一端を前記接地導体板に接続した第2の
    線状素子と、 一端を前記第1の線状素子に接続し、前記給電点から他
    端までの長さが前記波長の1/4となるよう前記第2の
    線状素子に接続し、前記接地導体板の長手方向の2辺に
    略垂直に配設された第3の線状素子とを具備したことを
    特徴とするアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 前記給電点及び前記短絡点は、前記接地
    導体板の頂点近傍に配置されたことを特徴とする請求項
    1記載のアンテナ装置
  3. 【請求項3】 前記第3の線状素子は、前記他端側で第
    1の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ、かつ前記第
    1の折り曲げ部よりも他端側の第2の折り曲げ部にて略
    直角に折り曲げられていることを特徴とする請求項1及
    び2記載のアンテナ装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の折り曲げ部にて折り曲げられ
    た前記第3の線状素子の他端は前記接地導体板の長手方
    向の2辺に略垂直であることを特徴とする請求項3記載
    のアンテナ装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の折り曲げ部から前記第2の折
    り曲げ部間の前記第3の線状素子は前記接地導体板の長
    手方向の2辺に略平行であることを特徴とする請求項3
    及び請求項4記載のアンテナ装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の折り曲げ部から前記第2の折
    り曲げ部間の前記第3の線状素子は前記接地導体板側に
    折り曲げられていることを特徴とする請求項5記載のア
    ンテナ装置。
  7. 【請求項7】 長手方向の2辺の長さが所定の動作周波
    数の波長の1/4である長方形の板状の導電性部材から
    なる接地導体板と、 前記接地導体板の長手方向の2辺に略垂直な2辺の少な
    くとも一辺の近傍に配設された給電点と、 前記給電点にて一端を前記接地導体板に接続した第1の
    線状素子と、 一端を前記第1の線状素子に接続し、前記給電点から他
    端までの長さが前記波長の1/4であり、前記接地導体
    板の長手方向の2辺に略垂直に配設された第2の線状素
    子とを具備したことを特徴とするアンテナ装置。
  8. 【請求項8】 前記給電点は、前記接地導体板の頂点近
    傍に配置されたことを特徴とする請求項7記載のアンテ
    ナ装置。
  9. 【請求項9】 前記第2の線状素子は、前記他端側で第
    1の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ、かつ前記第
    1の折り曲げ部よりも他端側の第2の折り曲げ部にて略
    直角に折り曲げられていることを特徴とする請求項7及
    び8記載のアンテナ装置。
  10. 【請求項10】 前記第2の折り曲げ部にて折り曲げら
    れた前記第2の線状素子の他端は前記接地導体板の長手
    方向の2辺に略垂直であることを特徴とする請求項9記
    載のアンテナ装置。
  11. 【請求項11】 前記第1の折り曲げ部から前記第2の
    折り曲げ部間の前記第2の線状素子は前記接地導体板の
    長手方向の2辺に略平行であることを特徴とする請求項
    9及び請求項10記載のアンテナ装置。
  12. 【請求項12】 前記第1の折り曲げ部から前記第2の
    折り曲げ部間の前記第2の線状素子は前記接地導体板側
    に折り曲げられていることを特徴とする請求項11記載
    のアンテナ装置。
  13. 【請求項13】 前記第3の線状素子は、前記他端側で
    第1の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ、かつ前記
    第1の折り曲げ部よりも他端側の第2の折り曲げ部にて
    略直角に折り曲げられ、かつ前記第2の折り曲げ部より
    も他端側の第3の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ
    ていることを特徴とする請求項1及び2記載のアンテナ
    装置。
  14. 【請求項14】 前記第2の線状素子は、前記他端側で
    第1の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ、かつ前記
    第1の折り曲げ部よりも他端側の第2の折り曲げ部にて
    略直角に折り曲げられ、かつ前記第2の折り曲げ部より
    も他端側の第3の折り曲げ部にて略直角に折り曲げられ
    ていることを特徴とする請求項7及び8記載のアンテナ
    装置。
  15. 【請求項15】 前記第3の線状素子は、U 字型また
    は、J 字型であることを特徴とする請求項1記載のアン
    テナ装置。
  16. 【請求項16】 前記第2の線状素子は、U 字型また
    は、J 字型であることを特徴とする請求項7記載のアン
    テナ装置。
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