JPWO2011080904A1 - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

第１のアンテナ素子（１５）を有し、第１の共振周波数の１／４波長の電気長を有する逆Ｆ型パターンアンテナ装置において、第１のアンテナ素子（１５）の端部に折り返しアンテナ素子（１６）及び第２のアンテナ素子（１７）をさらに設け、上記逆Ｆ型パターンアンテナ装置の電気長に、さらに設けたアンテナ素子（１６，１７）の電気長を加算した電気長を有する長さを第２の第２の共振周波数の１／４波長の電気長に設定して当該第２の共振周波数で共振させることにより、２つの共振周波数を有するアンテナ装置を構成する。

Description

本発明は、逆Ｆ型アンテナにおいて、複数の周波数帯域で共振するアンテナ装置に関する。

図７は従来技術に係る２周波数共振アンテナ装置の構成を示す縦断面図である。当該２周波数共振アンテナ装置は、逆Ｆ型アンテナ装置を２つの周波数帯域で共振させるための構成として特許文献１において開示されている。図７において、当該アンテナ装置について、接地導体１０４の上面１０４ａの一点を座標原点ＯとするＸＹ座標を用いて以下説明し、接地導体１０４の上面１０４ａに沿った軸をＸ軸とし、座標原点Ｏから接地導体１０４の上面１０４ａから垂直方向（上方向）への軸をＹ軸とする。

図７において、第１のアンテナ素子１０１はλα／４の長さで構成され、λαの波長で共振する。第２のアンテナ素子１０２はλβ／４の長さで構成され、λβの波長で共振する。Ｙ方向長片ψは、座標原点Ｏで接地しており、Ｙ軸方向で第１のアンテナ素子１０１へ接続されている。Ｙ方向短片ｙは給電点１０５に接続されており、垂直方向で第２のアンテナ素子１０２へ接続されている。

以上のように構成されたアンテナ装置において、第１のアンテナ素子１０１と第２のアンテナ素子１０２によりそれぞれ、２．４５ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯で給電点でインピーダンス整合が得られており、２バンドのアンテナ装置が構成されている。さらに、特許文献１では、Ｌ字型の無給電素子１０３を第２のアンテナ素子１０２と接地導体１０４の上面１０４ａとの間に配置することにより、周波数帯域の拡大を図っている。

図８は図７の２周波数共振アンテナ装置の送信時の電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲという。）の周波数特性を示すグラフである。図８に示すように、ＶＳＷＲの周波数特性（同調特性）は、図７に示す無給電素子１０３の長さ寸法Ｌによって変化することがわかる。

特開２００６−２３８２６９号公報。

特許文献１ではさらに、２つの波長に合わせてアンテナ装置を接地導体に対して水平方向で２列に並べることで長い方の波長に合わせたアンテナ装置の幅が必要となることから、更なる小型化が望まれているという課題があった。

本発明の目的は、逆Ｆ型アンテナにおいて、２つの周波数帯域で共振しながら更なる小型化を行うことができるアンテナ装置を提供することにある。

本発明に係るアンテナ装置は、
接地導体に接続された一端を有する接地アンテナ素子と、
上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成され、上記接地アンテナ素子の他端に接続された一端を有する第１のアンテナ素子と、
給電点と上記第１のアンテナ素子上の所定の接続点とを接続する給電アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
上記第１のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する折り返しアンテナ素子と、
上記折り返しアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第２のアンテナ素子とをさらに備え、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子を介して、上記第１のアンテナ素子の他端までの第１の長さを第１の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第１の長さを有する第１の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記折り返しアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子の他端までの第２の長さを第２の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第２の長さを有する第２の放射素子により第２の共振周波数で共振させることを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記接地アンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
上記折り返しアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
上記第２のアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成されたことを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記折り返しアンテナ素子と、上記給電アンテナ素子と、上記接地アンテナ素子とは、基板上に形成されたことを特徴とする。

さらに、上記アンテナ装置において、上記折り返しアンテナ素子の幅は、上記第１のアンテナ素子及び上記第２のアンテナ素子の各幅よりも狭いことを特徴とする。

またさらに、上記アンテナ装置において、上記第２のアンテナ素子の他端は所定の角度で折り曲げるように形成されたことを特徴とする。

またさらに、上記アンテナ装置において、上記第２のアンテナ素子の他端は上記接地導体の縁端部に向う方向で折り曲げるように形成されたことを特徴とする。

従って、本発明によれば、逆Ｆ型アンテナにおいて、２つの周波数帯域で共振しながら、従来技術に比較してアンテナ装置の幅を約半分とすることができ、大幅に小型化できる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 図１のアンテナ装置における第２の共振周波数λβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図１のアンテナ装置における第１の共振周波数λα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 図３のアンテナ装置における第２の共振周波数λβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図３のアンテナ装置における第１の共振周波数λα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 第２の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 従来技術に係る２周波数共振アンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図７の２周波数共振アンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

第１の実施形態．
図１は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。図１、並びに以下に示す図３、図５及び図６において、各アンテナ装置について、誘電体基板１０上に形成された接地導体１４の上面の一点を座標原点ＯとするＸＹ座標を用いて以下説明し、接地導体１４の縁端部１４ａに沿った軸をＸ軸とし、座標原点Ｏから接地導体１４の縁端部１４ａから各図の上方向への軸をＹ軸とする。ここで、Ｘ軸方向と反対方向を−Ｘ軸方向といい、Ｙ軸方向と反対方向を−Ｙ軸方向という。

図１において、本実施形態に係るアンテナ装置は、給電アンテナ素子１１、給電点２０、接地アンテナ素子１３、接地導体１４、第１のアンテナ素子１５、折り返しアンテナ素子１６、第２のアンテナ素子１７を備えて構成され、各アンテナ素子１１〜１７及び接地導体１４は例えばプリント配線基板などの誘電体基板１０上に形成されたＣｕ又はＡｇなどの導体箔にてなる。なお、接地導体１４の誘電体基板１０を介した裏面は、接地導体を形成してもよいし、形成しなくてもよい。また、各アンテナ素子１１〜１７を含むアンテナ装置を形成した部分の誘電体基板１０を介した裏面は接地導体を形成しない。さらに、接地導体１４は好ましくは、−Ｙ軸方向の延在長さが第２の波長λβの長さよりも長くなるように形成される。しかし、給電点２０から給電線路を介して給電するときに、給電線路の他端で接地する場合は、接地導体１４を形成しなくてもよいが、当該アンテナ装置からの放射を比較的高い効率で行う場合は接地導体１４を形成することが好ましい。

給電アンテナ素子１１の一端は給電点２０に接続され、当該給電アンテナ素子１１はＹ軸方向と実質的に平行に形成され、Ｙ軸方向へ延在した後、その他端は第１のアンテナ素子１５の所定の接続点１５ａに接続されている。接地アンテナ素子１３の一端は座標原点Ｏで接地導体１４へ接地され、当該接地アンテナ素子１３はＹ軸に沿って形成され、Ｙ軸方向へ延在した後、その他端は第１のアンテナ素子１５の一端に接続されている。第１のアンテナ素子１５はＸ軸と実質的に平行に形成され、接地アンテナ素子１３の他端（図の上端）から接続点１５ａを介してＸ軸方向へ延在した後、当該第１のアンテナ素子１５の他端は折り返しアンテナ素子１６の一端に接続されている。当該折り返しアンテナ素子１６は、第１のアンテナ素子１５の他端からＹ軸方向へ延在した後、第２のアンテナ素子１７の一端に接続されている。第２のアンテナ素子１７はＸ軸方向と実質的に平行に形成され、折り返しアンテナ素子１６の他端から−Ｘ軸方向へ延在した後、その他端は開放端となっている。

以上のように構成されたアンテナ装置において、第１のアンテナ素子１５及び第２のアンテナ素子１７は、Ｘ軸及びＸ軸に沿って形成された接地導体１４の縁端部１４ａのラインと実質的に平行にかつ互いに実質的に平行に形成されている。

ここで、図１に示すように、第１の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第１の波長λαの１／４波長であるλα／４に設定され、当該第１の放射素子は第１の共振周波数ｆαで共振し、第１の共振周波数ｆαを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。また、第２の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端まで、さらに、折り返しアンテナ素子１６及び第２のアンテナ素子１７を介してその他端の開放端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第２の波長λβの１／４波長であるλβ／４に設定され、当該第２の放射素子は第２の共振周波数ｆβで共振し、第２の共振周波数ｆβを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。

また、各アンテナ素子１１，１３，１５，１７は所定の幅ｗ１を有し、折り返しアンテナ素子１６は幅ｗ１よりも狭い幅ｗ２を有する。ここで、幅ｗ１，ｗ２は、折り返しアンテナ素子１６が第１の共振周波数ｆαの周波数に対しては所定のしきい値インピーダンスよりも高いインピーダンスとなるが、第２の共振周波数ｆβに対しては上記しきい値インピーダンスよりも低いインピーダンスとなるように設定されている。

さらに、接続点１５ａの第１のアンテナ素子１５上の位置及び幅ｗ１は、給電点２０から給電線路（図示せず。）を無線送受信回路（図示せず。）を見たときのインピーダンスが、給電点２０から第１のアンテナ素子１５側のアンテナ装置を見たときのインピーダンスに実質的に一致するように設定される。なお、給電線路としては、例えば同軸ケーブル、もしくはマイクロストリップ線路などが用いられる。

図２Ａは図１のアンテナ装置における第２の共振周波数λβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、図２Ｂは図１のアンテナ装置における第１の共振周波数λα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図２Ａから明らかなように、共振周波数λβを含む２．４ＧＨｚでインピーダンス整合が得られており、図２Ｂから明らかなように、共振周波数λαを含む５ＧＨｚでインピーダンス整合が得られている。

ここで、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合を考える。電波の波長をλ［ｍ］（正弦波で言うと０〜３６０度（２π）までの長さ）、共振周波数をｆα［Ｈｚ］、電波の速度をｃ［ｍ／ｓｅｃ］（光の速度と同じで３×１０^８［ｍ／ｓ］で一定）とすると、波長と周波数は、λ［ｍ］＝ｃ／ｆαの式で表される。

まず、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚの場合、第１の波長λαは次式で表される。

［数１］
λα＝ｃ／ｆα＝３×１０^８／（５×１０^９）＝０．０６［ｍ］ （１）

従って、第１の放射素子の長さは次式で表される。

［数２］
λα／４＝０．０１５［ｍ］＝１．５［ｃｍ］ （２）

次に、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚの場合は、第２の波長λβは次式で表される。

［数３］
λβ＝ｃ／ｆβ＝３×１０^８／（２．４×１０^９）＝０．１２５［ｍ］ （３）

従って、第２の放射素子の長さは次式で表される。

［数４］
λβ／４＝０．０３１２５［ｍ］≒３［ｃｍ］ （４）

以上説明したように、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合、第１の共振周波数ｆαに対しては、第１の放射素子の長さとして約１．５ｃｍ、第２の共振周波数ｆβに対しては、第２の放射素子の長さとして約３．０ｃｍが必要となる。

ここで、一般的な逆Ｆ型アンテナの構成では、Ｘ軸方向のアンテナ幅が約３．０ｃｍ必要となるが、上記構成により、アンテナ幅を約１．５ｃｍに小型化することが可能である。

本実施形態に係るアンテナ装置によれば、第１の波長λα、及び、第２の波長λβ、すなわち、第１の共振周波数、第２の共振周波数の２つの周波数帯域で共振する、いわゆる逆Ｆ型パターンアンテナ装置を従来技術に比較して小型化して構成できる。

第２の実施形態．
図３は本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置は、第１の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、第２のアンテナ素子１７の他端に、その他端から接地アンテナ素子１３と平行であってそれに沿って−Ｙ軸方向に延在する第３のアンテナ素子１８をさらに備えたことを特徴とする。

第２のアンテナ素子１７が第１のアンテナ素子１５よりも長い場合、第２のアンテナ素子が第１のアンテナ素子１５の一端近傍から−Ｘ軸方向へ突出してしまうが、接地導体１３方向へ折り曲げた第３のアンテナ素子１８を設けることによって、アンテナ装置の全体の幅（Ｘ軸方向の幅）を狭くすることができ、アンテナ装置の小型化が行える。

図４Ａは図３のアンテナ装置における第２の共振周波数λβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、図４Ｂは図３のアンテナ装置における第１の共振周波数λα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図４Ａから明らかなように、共振周波数λβを含む２．４ＧＨｚでインピーダンス整合が得られており、図４Ｂから明らかなように、共振周波数λαを含む５ＧＨｚでインピーダンス整合が得られている。

従って、本実施形態においても、第１の実施形態で算出したように、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合、第１の共振周波数ｆαに対しては第１の波長λαの１／４波長であるλα／４≒約１．５ｃｍ、第２の共振周波数ｆβに対してはλβ／４≒約３．０ｃｍのアンテナ素子長が必要となる。すなわち、第１の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第１の波長λαの１／４波長であるλα／４に設定され、当該第１の放射素子は第１の共振周波数ｆαで共振し、第１の共振周波数ｆαを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。また、第２の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端まで、さらに、折り返しアンテナ素子１６及び第２のアンテナ素子１７及び第３のアンテナ素子１８を介してその他端の開放端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第２の波長λβの１／４波長であるλβ／４に設定され、当該第２の放射素子は第２の共振周波数ｆβで共振し、第２の共振周波数ｆβを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。

従って、図３に示した本実施形態に係るアンテナ装置によれば、一般的な逆Ｆ型アンテナの構成では、Ｘ軸方向のアンテナ幅が約３．０ｃｍ必要となるが、上記構成により、アンテナ装置の幅（Ｘ軸方向の幅）を約１．５ｃｍに小型化することが可能である。

本実施形態のアンテナ装置によれば、第１の波長λα、及び、第２の波長λβ、すなわち、第１の共振周波数、第２の共振周波数の２つの周波数帯域で共振する、いわゆる逆Ｆ型パターンアンテナ装置を小型化して構成できる。

変形例．
図５は第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。第１の実施形態では、第１のアンテナ素子１５と第２のアンテナ素子１７とは互いに実質的に平行になるように構成したが、本発明はこれに限らず、第２のアンテナ素子１７は第１のアンテナ素子１５に対して所定の角度（０度を超え、９０度未満）傾斜するように構成してもよい。この構成は第２の実施形態にも適用可能である。

図６は第２の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。第２の実施形態では、第３のアンテナ素子１８は、第２のアンテナ素子１７の他端から−Ｙ軸方向に延在するように構成しているが、本発明はこれに限らず、
（ａ）第３のアンテナ素子１８ａのごとく、Ｙ軸方向に延在して構成し、
（ｂ）第３のアンテナ素子１８ｂのごとく、Ｙ軸方向から例えば４５度などの所定の角度で傾斜して延在して構成し、
（ｃ）第３のアンテナ素子１８ｃのごとく、第２のアンテナ素子１７からそのまま同一方向で延在して構成し、もしくは
（ｄ）第３のアンテナ素子１８ｄのごとく、Ｙ軸方向から例えば１３５度などの所定の角度で傾斜して延在して構成してもよい。

以上の実施形態においては、第１の共振周波数を５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数を２．４ＧＨｚ帯として説明したが、これらの周波数帯に限定されるものではない。

また、以上の実施形態においては、誘電体基板１０を用いているが、本発明はこれに限らず、半導体基板などの基板を用いてもよい。

さらに、各アンテナ素子１１〜１８は例えば誘電体基板１０上に形成されたＣｕ又はＡｇなどの導体にて形成しているが、本発明はこれに限らず、各アンテナ素子１３〜１８を板形状導体（アンテナ素子１５，１７は接地導体１４の縁端部１４ａのラインに平行な面を有する板形状を有し、アンテナ素子１３，１６は接地導体１４の縁端部１４ａのラインに垂直な面を有する板形状を有する。）で形成することにより、板状逆Ｆアンテナ装置を構成してもよい。

以上詳述したように、本発明によれば、逆Ｆ型アンテナにおいて、２つの周波数帯域で共振しながら、従来技術に比較してアンテナ装置の幅を約半分とすることができ、大幅に小型化できる。本発明に係るアンテナ装置は、２つの周波数帯域で共振するアンテナの小型化技術として有用である。

１０…誘電体基板、
１１…給電アンテナ素子、
１３…接地アンテナ素子、
１４…接地導体、
１４ａ…接地導体の縁端部、
１５…第１のアンテナ素子、
１６…折り返しアンテナ素子、
１７…第２のアンテナ素子
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…第３のアンテナ素子、
２０…給電点。

本発明は、逆Ｆ型アンテナにおいて、複数の周波数帯域で共振するアンテナ装置に関する。

図７は従来技術に係る２周波数共振アンテナ装置の構成を示す縦断面図である。当該２周波数共振アンテナ装置は、逆Ｆ型アンテナ装置を２つの周波数帯域で共振させるための構成として特許文献１において開示されている。図７において、当該アンテナ装置について、接地導体１０４の上面１０４ａの一点を座標原点ＯとするＸＹ座標を用いて以下説明し、接地導体１０４の上面１０４ａに沿った軸をＸ軸とし、座標原点Ｏから接地導体１０４の上面１０４ａから垂直方向（上方向）への軸をＹ軸とする。

図７において、第１のアンテナ素子１０１はλα／４の長さで構成され、λαの波長で共振する。第２のアンテナ素子１０２はλβ／４の長さで構成され、λβの波長で共振する。Ｙ方向長片ψは、座標原点Ｏで接地しており、Ｙ軸方向で第１のアンテナ素子１０１へ接続されている。Ｙ方向短片ｙは給電点１０５に接続されており、垂直方向で第２のアンテナ素子１０２へ接続されている。

以上のように構成されたアンテナ装置において、第１のアンテナ素子１０１と第２のアンテナ素子１０２によりそれぞれ、２．４５ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯で給電点でインピーダンス整合が得られており、２バンドのアンテナ装置が構成されている。さらに、特許文献１では、Ｌ字型の無給電素子１０３を第２のアンテナ素子１０２と接地導体１０４の上面１０４ａとの間に配置することにより、周波数帯域の拡大を図っている。

図８は図７の２周波数共振アンテナ装置の送信時の電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲという。）の周波数特性を示すグラフである。図８に示すように、ＶＳＷＲの周波数特性（同調特性）は、図７に示す無給電素子１０３の長さ寸法Ｌによって変化することがわかる。

特開２００６−２３８２６９号公報。

特許文献１ではさらに、２つの波長に合わせてアンテナ装置を接地導体に対して水平方向で２列に並べることで長い方の波長に合わせたアンテナ装置の幅が必要となることから、更なる小型化が望まれているという課題があった。

本発明の目的は、逆Ｆ型アンテナにおいて、２つの周波数帯域で共振しながら更なる小型化を行うことができるアンテナ装置を提供することにある。

本発明に係るアンテナ装置は、
接地導体に接続された一端を有する接地アンテナ素子と、
上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成され、上記接地アンテナ素子の他端に接続された一端を有する第１のアンテナ素子と、
給電点と上記第１のアンテナ素子上の所定の接続点とを接続する給電アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
上記第１のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する折り返しアンテナ素子と、
上記折り返しアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第２のアンテナ素子とをさらに備え、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子を介して、上記第１のアンテナ素子の他端までの第１の長さを第１の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第１の長さを有する第１の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記折り返しアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子の他端までの第２の長さを第２の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第２の長さを有する第２の放射素子により第２の共振周波数で共振させることを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記接地アンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
上記折り返しアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
上記第２のアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成されたことを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記折り返しアンテナ素子と、上記給電アンテナ素子と、上記接地アンテナ素子とは、基板上に形成されたことを特徴とする。

さらに、上記アンテナ装置において、上記折り返しアンテナ素子の幅は、上記第１のアンテナ素子及び上記第２のアンテナ素子の各幅よりも狭いことを特徴とする。

またさらに、上記アンテナ装置において、上記第２のアンテナ素子の他端は所定の角度で折り曲げるように形成されたことを特徴とする。

またさらに、上記アンテナ装置において、上記第２のアンテナ素子の他端は上記接地導体の縁端部に向う方向で折り曲げるように形成されたことを特徴とする。

従って、本発明によれば、逆Ｆ型アンテナにおいて、２つの周波数帯域で共振しながら、従来技術に比較してアンテナ装置の幅を約半分とすることができ、大幅に小型化できる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 図１のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図１のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 図３のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図３のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 第２の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 従来技術に係る２周波数共振アンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図７の２周波数共振アンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

第１の実施形態．
図１は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。図１、並びに以下に示す図３、図５及び図６において、各アンテナ装置について、誘電体基板１０上に形成された接地導体１４の上面の一点を座標原点ＯとするＸＹ座標を用いて以下説明し、接地導体１４の縁端部１４ａに沿った軸をＸ軸とし、座標原点Ｏから接地導体１４の縁端部１４ａから各図の上方向への軸をＹ軸とする。ここで、Ｘ軸方向と反対方向を−Ｘ軸方向といい、Ｙ軸方向と反対方向を−Ｙ軸方向という。

図１において、本実施形態に係るアンテナ装置は、給電アンテナ素子１１、給電点２０、接地アンテナ素子１３、接地導体１４、第１のアンテナ素子１５、折り返しアンテナ素子１６、第２のアンテナ素子１７を備えて構成され、各アンテナ素子１１〜１７及び接地導体１４は例えばプリント配線基板などの誘電体基板１０上に形成されたＣｕ又はＡｇなどの導体箔にてなる。なお、接地導体１４の誘電体基板１０を介した裏面は、接地導体を形成してもよいし、形成しなくてもよい。また、各アンテナ素子１１〜１７を含むアンテナ装置を形成した部分の誘電体基板１０を介した裏面は接地導体を形成しない。さらに、接地導体１４は好ましくは、−Ｙ軸方向の延在長さが第２の波長λβの長さよりも長くなるように形成される。しかし、給電点２０から給電線路を介して給電するときに、給電線路の他端で接地する場合は、接地導体１４を形成しなくてもよいが、当該アンテナ装置からの放射を比較的高い効率で行う場合は接地導体１４を形成することが好ましい。

給電アンテナ素子１１の一端は給電点２０に接続され、当該給電アンテナ素子１１はＹ軸方向と実質的に平行に形成され、Ｙ軸方向へ延在した後、その他端は第１のアンテナ素子１５の所定の接続点１５ａに接続されている。接地アンテナ素子１３の一端は座標原点Ｏで接地導体１４へ接地され、当該接地アンテナ素子１３はＹ軸に沿って形成され、Ｙ軸方向へ延在した後、その他端は第１のアンテナ素子１５の一端に接続されている。第１のアンテナ素子１５はＸ軸と実質的に平行に形成され、接地アンテナ素子１３の他端（図の上端）から接続点１５ａを介してＸ軸方向へ延在した後、当該第１のアンテナ素子１５の他端は折り返しアンテナ素子１６の一端に接続されている。当該折り返しアンテナ素子１６は、第１のアンテナ素子１５の他端からＹ軸方向へ延在した後、第２のアンテナ素子１７の一端に接続されている。第２のアンテナ素子１７はＸ軸方向と実質的に平行に形成され、折り返しアンテナ素子１６の他端から−Ｘ軸方向へ延在した後、その他端は開放端となっている。

以上のように構成されたアンテナ装置において、第１のアンテナ素子１５及び第２のアンテナ素子１７は、Ｘ軸及びＸ軸に沿って形成された接地導体１４の縁端部１４ａのラインと実質的に平行にかつ互いに実質的に平行に形成されている。

ここで、図１に示すように、第１の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第１の波長λαの１／４波長であるλα／４に設定され、当該第１の放射素子は第１の共振周波数ｆαで共振し、第１の共振周波数ｆαを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。また、第２の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端まで、さらに、折り返しアンテナ素子１６及び第２のアンテナ素子１７を介してその他端の開放端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第２の波長λβの１／４波長であるλβ／４に設定され、当該第２の放射素子は第２の共振周波数ｆβで共振し、第２の共振周波数ｆβを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。

また、各アンテナ素子１１，１３，１５，１７は所定の幅ｗ１を有し、折り返しアンテナ素子１６は幅ｗ１よりも狭い幅ｗ２を有する。ここで、幅ｗ１，ｗ２は、折り返しアンテナ素子１６が第１の共振周波数ｆαの周波数に対しては所定のしきい値インピーダンスよりも高いインピーダンスとなるが、第２の共振周波数ｆβに対しては上記しきい値インピーダンスよりも低いインピーダンスとなるように設定されている。

さらに、接続点１５ａの第１のアンテナ素子１５上の位置及び幅ｗ１は、給電点２０から給電線路（図示せず。）を介して無線送受信回路（図示せず。）を見たときのインピーダンスが、給電点２０から第１のアンテナ素子１５側のアンテナ装置を見たときのインピーダンスに実質的に一致するように設定される。なお、給電線路としては、例えば同軸ケーブル、もしくはマイクロストリップ線路などが用いられる。

図２Ａは図１のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、図２Ｂは図１のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図２Ａから明らかなように、共振周波数ｆβを含む２．４ＧＨｚでインピーダンス整合が得られており、図２Ｂから明らかなように、共振周波数ｆαを含む５ＧＨｚでインピーダンス整合が得られている。

ここで、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合を考える。電波の波長をλ［ｍ］（正弦波で言うと０〜３６０度（２π）までの長さ）、共振周波数をｆα［Ｈｚ］、電波の速度をｃ［ｍ／ｓｅｃ］（光の速度と同じで３×１０^８［ｍ／ｓ］で一定）とすると、波長と周波数は、λ［ｍ］＝ｃ／ｆαの式で表される。

まず、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚの場合、第１の波長λαは次式で表される。

［数１］
λα＝ｃ／ｆα＝３×１０^８／（５×１０^９）＝０．０６［ｍ］ （１）

従って、第１の放射素子の長さは次式で表される。

［数２］
λα／４＝０．０１５［ｍ］＝１．５［ｃｍ］ （２）

次に、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚの場合は、第２の波長λβは次式で表される。

［数３］
λβ＝ｃ／ｆβ＝３×１０^８／（２．４×１０^９）＝０．１２５［ｍ］ （３）

従って、第２の放射素子の長さは次式で表される。

［数４］
λβ／４＝０．０３１２５［ｍ］≒３［ｃｍ］ （４）

以上説明したように、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合、第１の共振周波数ｆαに対しては、第１の放射素子の長さとして約１．５ｃｍ、第２の共振周波数ｆβに対しては、第２の放射素子の長さとして約３．０ｃｍが必要となる。

ここで、一般的な逆Ｆ型アンテナの構成では、Ｘ軸方向のアンテナ幅が約３．０ｃｍ必要となるが、上記構成により、アンテナ幅を約１．５ｃｍに小型化することが可能である。

本実施形態に係るアンテナ装置によれば、第１の波長λα、及び、第２の波長λβ、すなわち、第１の共振周波数、第２の共振周波数の２つの周波数帯域で共振する、いわゆる逆Ｆ型パターンアンテナ装置を従来技術に比較して小型化して構成できる。

第２の実施形態．
図３は本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置は、第１の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、第２のアンテナ素子１７の他端に、その他端から接地アンテナ素子１３と平行であってそれに沿って−Ｙ軸方向に延在する第３のアンテナ素子１８をさらに備えたことを特徴とする。

第２のアンテナ素子１７が第１のアンテナ素子１５よりも長い場合、第２のアンテナ素子が第１のアンテナ素子１５の一端近傍から−Ｘ軸方向へ突出してしまうが、接地導体１３方向へ折り曲げた第３のアンテナ素子１８を設けることによって、アンテナ装置の全体の幅（Ｘ軸方向の幅）を狭くすることができ、アンテナ装置の小型化が行える。

図４Ａは図３のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、図４Ｂは図３のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図４Ａから明らかなように、共振周波数ｆβを含む２．４ＧＨｚでインピーダンス整合が得られており、図４Ｂから明らかなように、共振周波数ｆαを含む５ＧＨｚでインピーダンス整合が得られている。

従って、本実施形態においても、第１の実施形態で算出したように、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合、第１の共振周波数ｆαに対しては第１の波長λαの１／４波長であるλα／４≒約１．５ｃｍ、第２の共振周波数ｆβに対してはλβ／４≒約３．０ｃｍのアンテナ素子長が必要となる。すなわち、第１の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第１の波長λαの１／４波長であるλα／４に設定され、当該第１の放射素子は第１の共振周波数ｆαで共振し、第１の共振周波数ｆαを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。また、第２の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子１１を介して、さらに接続点１５ａから第１のアンテナ素子１５を介してその他端まで、さらに、折り返しアンテナ素子１６及び第２のアンテナ素子１７及び第３のアンテナ素子１８を介してその他端の開放端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第２の波長λβの１／４波長であるλβ／４に設定され、当該第２の放射素子は第２の共振周波数ｆβで共振し、第２の共振周波数ｆβを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。

従って、図３に示した本実施形態に係るアンテナ装置によれば、一般的な逆Ｆ型アンテナの構成では、Ｘ軸方向のアンテナ幅が約３．０ｃｍ必要となるが、上記構成により、アンテナ装置の幅（Ｘ軸方向の幅）を約１．５ｃｍに小型化することが可能である。

本実施形態のアンテナ装置によれば、第１の波長λα、及び、第２の波長λβ、すなわち、第１の共振周波数、第２の共振周波数の２つの周波数帯域で共振する、いわゆる逆Ｆ型パターンアンテナ装置を小型化して構成できる。

変形例．
図５は第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。第１の実施形態では、第１のアンテナ素子１５と第２のアンテナ素子１７とは互いに実質的に平行になるように構成したが、本発明はこれに限らず、第２のアンテナ素子１７は第１のアンテナ素子１５に対して所定の角度（０度を超え、９０度未満）傾斜するように構成してもよい。この構成は第２の実施形態にも適用可能である。

図６は第２の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。第２の実施形態では、第３のアンテナ素子１８は、第２のアンテナ素子１７の他端から−Ｙ軸方向に延在するように構成しているが、本発明はこれに限らず、
（ａ）第３のアンテナ素子１８ａのごとく、Ｙ軸方向に延在して構成し、
（ｂ）第３のアンテナ素子１８ｂのごとく、Ｙ軸方向から例えば４５度などの所定の角度で傾斜して延在して構成し、
（ｃ）第３のアンテナ素子１８ｃのごとく、第２のアンテナ素子１７からそのまま同一方向で延在して構成し、もしくは
（ｄ）第３のアンテナ素子１８ｄのごとく、Ｙ軸方向から例えば１３５度などの所定の角度で傾斜して延在して構成してもよい。

以上の実施形態においては、第１の共振周波数を５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数を２．４ＧＨｚ帯として説明したが、これらの周波数帯に限定されるものではない。

また、以上の実施形態においては、誘電体基板１０を用いているが、本発明はこれに限らず、半導体基板などの基板を用いてもよい。

さらに、各アンテナ素子１１〜１８は例えば誘電体基板１０上に形成されたＣｕ又はＡｇなどの導体にて形成しているが、本発明はこれに限らず、各アンテナ素子１３〜１８を板形状導体（アンテナ素子１５，１７は接地導体１４の縁端部１４ａのラインに平行な面を有する板形状を有し、アンテナ素子１３，１６は接地導体１４の縁端部１４ａのラインに垂直な面を有する板形状を有する。）で形成することにより、板状逆Ｆアンテナ装置を構成してもよい。

以上詳述したように、本発明によれば、逆Ｆ型アンテナにおいて、２つの周波数帯域で共振しながら、従来技術に比較してアンテナ装置の幅を約半分とすることができ、大幅に小型化できる。本発明に係るアンテナ装置は、２つの周波数帯域で共振するアンテナの小型化技術として有用である。

１０…誘電体基板、
１１…給電アンテナ素子、
１３…接地アンテナ素子、
１４…接地導体、
１４ａ…接地導体の縁端部、
１５…第１のアンテナ素子、
１６…折り返しアンテナ素子、
１７…第２のアンテナ素子
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…第３のアンテナ素子、
２０…給電点。

Claims (6)

1. 接地導体に接続された一端を有する接地アンテナ素子と、
   上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成され、上記接地アンテナ素子の他端に接続された一端を有する第１のアンテナ素子と、
   給電点と上記第１のアンテナ素子上の所定の接続点とを接続する給電アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
   上記第１のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する折り返しアンテナ素子と、
   上記折り返しアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第２のアンテナ素子とをさらに備え、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子を介して、上記第１のアンテナ素子の他端までの第１の長さを第１の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第１の長さを有する第１の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記折り返しアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子の他端までの第２の長さを第２の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第２の長さを有する第２の放射素子により第２の共振周波数で共振させることを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記接地アンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
   上記折り返しアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
   上記第２のアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成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. 上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記折り返しアンテナ素子と、上記給電アンテナ素子と、上記接地アンテナ素子とは、基板上に形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 上記折り返しアンテナ素子の幅は、上記第１のアンテナ素子及び上記第２のアンテナ素子の各幅よりも狭いことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
5. 上記第２のアンテナ素子の他端は所定の角度で折り曲げるように形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
6. 上記第２のアンテナ素子の他端は上記接地導体の縁端部に向う方向で折り曲げるように形成されたことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。

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