JPWO2012070678A1 - アンテナおよびダイポールアンテナならびにそれらを用いた通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型のアンテナおよびそれを用いた通信装置を提供する。【解決手段】 複数の帯状のｍ次要素（ｍは３以上の整数）が順次接続されてなる帯状の導体２０を備え、導体２０を構成するｎ次要素（ｎは２以上ｍ以下の全ての整数）は、ｎ−１次要素がｐ個（ｐは３以上の整数）のｎ次要素に区分されて、ｎ−１次要素の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々のｎ次要素の境界部が屈曲したものであるアンテナとする。小型で高性能なアンテナが得られる。

Description

本発明は、帯状の導体を備えるアンテナおよびこのアンテナを備えるダイポールアンテナならびにそれらを用いた通信装置に関するものである。

通信装置において電磁波の送受信を行うアンテナの１つとして、例えば特開平５−２５９７２８号公報に記載されているように、ダイポールアンテナやモノポールアンテナが知られている。

ダイポールアンテナは基本的に１／２波長の長さの導体を必要とし、モノポールアンテナは基本的に１／４波長の長さの導体を必要とするとともに接地面も必要とするため、形状が大型になるという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化が可能な、帯状の導体を備えるアンテナおよびこのアンテナを備えるダイポールアンテナ、ならびにそれらを用いた通信装置を提供することにある。

本発明のアンテナは、複数の帯状のｍ次要素（ｍは３以上の整数）が順次接続されてなる帯状の導体を備え、前記導体を構成するｎ次要素（ｎは２以上ｍ以下の全ての整数）は、ｎ−１次要素がｐ個（ｐは３以上の整数）の前記ｎ次要素に区分されて、前記ｐ個に区分されたｎ次要素が、前記ｎ−１次要素の一端と他端とを結ぶ線分に対して平行な直線に沿って、各々の前記ｎ次要素同士の境界部が屈曲した形状を有するものである。

本発明のダイポールアンテナは、本発明のアンテナである第１のアンテナおよび第２のアンテナを有し、前記第１のアンテナおよび第２のアンテナは、前記導体の相互の形状が等しく、前記導体の１次要素が直線状であって、それぞれの前記導体の両端を結ぶ線分が同一の直線上に位置するものである。

本発明のダイポールアンテナは、本発明のアンテナである第１のアンテナおよび第２のアンテナを有し、前記第１のアンテナおよび第２のアンテナは、前記導体の相互の形状が線対称の関係を有するとともに前記導体の１次要素が直線状であって、それぞれの前記導体の両端を結ぶ線分が同一の直線上に位置するのである。

本発明の通信装置は、本発明のアンテナと、このアンテナに接続された受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備えるものである。

本発明の通信装置は、本発明のダイポールアンテナと、このダイポールアンテナに接続された受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備えるものである。

なお、隣り合う前記ｎ次要素同士の角度とは、隣り合う一方のｎ次要素の両端を結ぶ線分と、隣り合う他方のｎ次要素の両端を結ぶ線分との間の角度であって、１８０°未満の側を意味する。

本発明によれば、小型化が可能なアンテナおよびダイポールアンテナを得ることができる。また、これらアンテナを備える、小型化が可能な通信装置を得ることができる。

本発明のアンテナ（ダイポールアンテナ）の実施形態の一例を模式的に示す斜視図である。 図１に示すアンテナ（ダイポールアンテナ）の模式的な上面図である。 図１および図２に示したアンテナにおける導体２０の形状を説明するための模式的な平面図である。 本発明のアンテナの実施形態の一例を模式的に示す上面図である。 本発明のアンテナの実施形態の一例を模式的に示す上面図である。 本発明のアンテナの実施形態の一例を模式的に示す上面図である。 図６に示すアンテナの領域Ａの導体３２０の形状を説明するための拡大図である。 本発明のアンテナにおける導体の形状の変形例を説明するための模式的な平面図である。 本発明のアンテナにおける導体の形状の変形例を説明するための模式的な平面図である。 本発明のダイポールアンテナの変形例を模式的に示す上面図である。 本発明のアンテナ（ダイポールアンテナ）の変形例を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態の例の通信装置を模式的に示すブロック図である。 シミュレーションにおける座標系を示す模式図である。 ｘｙ平面における指向性利得の放射パターンを示すグラフである。 ｚｘ平面における指向性利得の放射パターンを示すグラフである。 ｚｙ平面における指向性利得の放射パターンを示すグラフである。 ｚｙ平面における指向性利得の放射パターンを示すグラフである。

以下、本発明のアンテナおよびダイポールアンテナならびにそれを用いた通信装置を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本明細書中において、屈曲した形状の導体について、導体を折り曲げるという表現を用いて説明しているが、この表現はパターンの形状を説明するために便宜上用いたものであり、アンテナを作製するに当たって導体を実際に折り曲げる工程がなくても構わない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明のアンテナの第１の実施形態の例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すアンテナの模式的な上面図である。図３は、図１および図２に示した本例のアンテナにおける導体２０の形状を説明するための模式的な平面図である。

本例のアンテナは、図１および図２に示すように、誘電体基板１０と、誘電体基板の上面に配置された所定の形状を有する帯状の導体２０とを備えている。また、帯状の導体２０は中央で導体２０ａと導体２０ｂに分かれており、分かれている箇所にはそれぞれ端子３０ａ，３０ｂからなる端子部３０が設けられている。導体２０は、この端子部３０に給電されて導体２０ａおよび導体２０ｂをエレメントとするダイポールアンテナとして機能する。

なお、以下の説明では、導体２０が導体２０ａと導体２０ｂとに分けられておらず、互いに接続された状態であるものとして説明する。

図３の左側は１次要素４１、中央は２次要素４２ａ〜４２ｄ、右側は３次要素４３ａ〜４３ｓを示す。この図３では、導体２０のパターンの設計手法について模式的に分解して示している。

まず、１次要素４１は２次要素４２ａ〜４２ｄの４個に区分されている。さらに４個の２次要素のそれぞれが４個の３次要素に区分されているので、合計で１６個の３次要素４３ａ〜４３ｓとなっている。その結果、本例のアンテナにおける導体２０は１６個の帯状の３次要素４３ａ〜４３ｓが順次接続されて形成された構造となっている。

直線状の１次要素４１は４個の２次要素４２ａ〜４２ｄに区分されている。そして、１次要素４１の一端４１ｗと他端４１ｘとを結ぶ線分に対して平行な直線（点線で図示，５２ｗ〜５２ｘ）に沿って、２次要素４２ａ〜４２ｄのそれぞれの境界部が折り曲げられた形状になっている。言い換えれば、１次要素４１の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々の２次要素４２ａ〜４２ｄの境界部が折り曲げられて、屈曲した形状を有している。

また、２次要素４２ａ〜４２ｄのそれぞれが４個の３次要素に区分されている。このとき、２次要素４２ａの一端と他端とを結ぶ線分に対して平行な直線（点線で図示）に沿って、３次要素４３ａ〜４３ｄのそれぞれの境界部が屈曲した形状を有している。残りの３個の２次要素４２ｂ〜４２ｄについても同様である。言い換えれば、それぞれの２次要素４２ａ〜４２ｄの一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々の３次要素４３ａ〜４３ｓの境界部が折り曲げられた形状を有している。

なお、この実施形態では、１次要素４１が直線状であり、１次要素４１が等しい長さの４個の２次要素４２ａ〜４２ｄに区分されるとともに、隣り合う２次要素４２ａ〜４２ｄ同士の角度が９０°となるように、１次要素４１内において各々の２次要素４２ａ〜４２ｄの境界部が順次逆向きに屈曲した形状になっている。

そして、２次要素４２ａ〜４２ｄがそれぞれ等しい長さの４個の３次要素に区分されるとともに、隣り合う３次要素同士の角度が９０°となるように、各々の２次要素４２ａ〜４２ｄ内において各々の３次要素の境界部が順次逆向きに屈曲した形状になっている。

ここで、１次要素４１の長さ、４個の２次要素同士が接続された２次形状５２の長さ、および１６個の３次要素同士が接続された３次形状５３の長さは全て等しい。ここで、図３のｚ方向の寸法を比較すると、２次形状５２は１次要素４１の２^−１／２倍であり、３次形状５３は２次形状５２の２^−１／２倍であるため、３次形状５３は１次要素４１の１／２になっている。すなわち、本例のアンテナによれば、１次要素４１のような直線状の導体を有する基本的なアンテナと比較して、長手方向（図のｚ方向）の長さが１／２に短縮された小型のアンテナを得ることができる。

このようなアンテナの設計にあたっては、長手方向（図のｚ方向）の長さが所望の長さとなるように、以下の手順を行えばよい。

（手順１）直線状の１次要素を等しい長さの４つの２次要素に区分し、それぞれの２次要素の境界部が、隣り合う２次要素が成す角度が９０°になるように、順次逆向きに折り曲げる。このとき、折り曲げる前の１次要素の両端を結ぶ直線と、折り曲げた後の１次要素の両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。

（手順２）それぞれの２次要素を等しい長さの４つの３次要素に区分し、それぞれの３次要素の境界部が、隣り合う３次要素が成す角度が９０°になるように折り曲げる。このとき、それぞれの２次要素内においては順次逆向きに折り曲げるとともに、それぞれの２次要素において、折り曲げる前における両端を結ぶ直線と、折り曲げた後における両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。

（手順３）必要に応じて、要素の次数を１つ増加させて１つ前の手順の操作を行う。

（手順４）必要に応じて、要素の次数が所望の次数に達するまで手順３の操作を繰り返す。

本例のアンテナは、一般化して表現すると、複数の帯状のｍ次要素（ｍは３以上の整数）が順次接続されてなる帯状の導体２０を備え、導体２０を構成するｎ次要素（ｎは２以上ｍ以下の全ての整数）は、ｎ−１次要素がｐ個（ｐは３以上の整数）のｎ次要素に区分されている。そして、ｐ個に区分されたｎ次要素が、ｎ−１次要素の一端と他端とを結ぶ線分に対して平行な直線に沿って、各々のｎ次要素同士の境界部が屈曲した形状を有するものである。言い換えれば、ｎ−１次要素の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々のｎ次要素の境界部が折り曲げられた形状を有している。このとき、折り曲げる前におけるｎ−１次要素の両端を結ぶ直線と、このｎ−１次要素をｐ個に区分したｎ次要素同士を折り曲げた後における両端を結ぶ直線とが平行となっている。なお、図１〜３に示した例では、最大次数のｍは３、区分数ｐは４に該当する。

このような構成を備える本例のアンテナは、ｎ−１次要素の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々のｎ次要素の境界部が折り曲げられていることから、個々のｍ次要素を流れる電流のベクトル和が、導体２０の一端５３ｗから他端５３ｘに向かうベクトルにほぼ等しくなる。すなわち、個々のｍ次要素を流れる電流のベクトル和の向きが、もともとの１次要素４１のみからなる導体２０を流れる電流をベクトルで表示したものとほぼ等しくなる。よって、本例のアンテナによれば、もともとの１次要素４１のみからなる導体２０を有する直線状のアンテナと比較して、指向性も含めてほぼ等しいアンテナ特性を維持しているとともに小型化されたアンテナを得ることができる。よって、小型で、高性能で、設計が容易なものとなる。

また、ｐ個に区分されたｎ次要素がいずれも等しい長さであり、各々のｎ−１次要素内において隣り合うｎ次要素同士がなす角度がいずれも等しいという条件を満たすようにすることが望ましい。この構成とすることによって、アンテナの対称性が高くなるので、所望の特性を満たすアンテナの設計が容易となる。

さらに、隣り合うｎ次要素同士の角度がθ（９０°≦θ＜１８０°）となるように屈曲した形状にすることが望ましい。この構成とすることによって、隣り合うｎ次要素の電流ベクトル同士に逆向きの成分が存在しないとともに、ｎ次要素同士の重なりも簡単に防止することができる。よって、さらに高性能で設計が容易なアンテナを得ることができる。

次に、図１〜３に例示した本発明のダイポールアンテナの実施形態について説明する。本例のダイポールアンテナは、相互に同一の形状を有する第１のアンテナ（導体２０ａ）と第２のアンテナ（導体２０ｂ）との２つを有している。これらのアンテナは、上述した本発明の構成を有するアンテナである。そして第１のアンテナ（導体２０ａ）の両端を結ぶ線分と第２のアンテナ（導体２０ｂ）の両端を結ぶ線分は、同一の直線上に位置している。

これはちょうど、図３において、１次要素４１→２次形状５２→３次形状５３のように特性を保ちつつ縮小して設計された本発明の一実施形態のアンテナが長さ方向の中央で２等分に分割され、その分割部に給電されてダイポールアンテナが構成された状態である。よって、本例のダイポールアンテナによれば、直線状の１次要素４１の中央部で分割されて、この分割部に給電点を有するダイポールアンテナと比較して、指向性も含めてほとんど等しい特性を維持しているとともにより一層小型化されたダイポールアンテナを、電磁場シミュレーションを用いることなく容易に得ることができる。

本例のアンテナにおいて、誘電体基板１０の比誘電率は、例えば２〜２０程度とされる。誘電体基板１０の材質としては、特に限定するものではなく、ガラスエポキシ等の樹脂を使用することも可能である。なお、誘電体基板１０を形成する際の精度および製造の容易性の点からは誘電体セラミックスを使用することが望ましい。導体２０は、例えば金，銀，銅およびそれらの合金等の、良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば、３μｍ〜５０μｍ程度とされる。印刷などの厚膜法や、ＰＶＤ法，ＣＶＤ法などの薄膜法といったいずれの方法を用いて形成してもよい。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の例のアンテナを模式的に示す上面図である。なお、本例においては、前述した第１の実施形態の例と異なる部分について説明し、同様の要素については重複する説明を省略する。本例を一般化した表現で表わすと、最大次数のｍは４、区分数ｐは４である。

図４に示すように、本例のアンテナの導体１２０は誘電体基板１１０上に設けられ、６４個の帯状の４次要素が順次接続されて形成されている。これらの４次要素は、図３に示した３次形状５３の、それぞれの３次要素４３ａ〜４３ｓが等しい長さの４個の４次要素に区分されて、それぞれの３次要素４３ａ〜４３ｓの一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、また、隣り合う４次要素同士の角度が９０°になるように、各々の３次要素４３ａ〜４３ｓにおいて各々の４次要素の境界部が順次逆向きに屈曲した形状となっている。

本例のアンテナによれば、図３の１次要素４１のような直線状の導体を有する基本的なアンテナと比較して、アンテナ特性が指向性を含めてほとんど等しく、且つ長手方向（図のｚ方向）の長さが２^−３／２倍に短縮された小型のアンテナを得ることができる。

なお、図４中に記載したように、アンテナの導体１２０を長さ方向の中央で２等分に分割し、その分割部１３０に給電点１３０ａ，１３０ｂを設けて、ダイポールアンテナとしてもよい。第１のアンテナ（給電点１３０ａが存在する側）の両端を結ぶ線分と第２のアンテナ（給電点１３０ｂが存在する側）の両端を結ぶ線分は、同一の直線上に位置しており、本発明のダイポールアンテナの一実施形態とみなすことができる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の例のアンテナを模式的に示す上面図である。なお、本例においては、前述した実施形態の例と異なる部分について説明し、同様の要素については重複する説明を省略する。本例を一般化した表現で表わすと、最大次数のｍは５、区分数ｐは４である。

図５に示すように、本例のアンテナの導体２２０は誘電体基板２１０上に設けられ、２５６個の帯状の５次要素が順次接続されて形成されている。これらの５次要素は、図４に示したアンテナの導体１２０の、それぞれの４次要素が等しい長さの４個の５次要素に区分されて、それぞれの４次要素の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、また、隣り合う５次要素同士の角度が９０°になるように、各々の４次要素において各々の５次要素の境界部が順次逆向きに屈曲した形状となっている。

本例のアンテナによれば、図３の１次要素４１のような直線状の導体を有する基本的なアンテナと比較して、アンテナ特性が指向性を含めてほとんど等しく、且つ長手方向（図のｚ方向）の長さが１／４倍に短縮された小型のアンテナを得ることができる。

なお、図５中に記載したように、アンテナの導体２２０を長さ方向の中央で２等分に分割し、その分割部２３０に給電点２３０ａ，２３０ｂを設けて、ダイポールアンテナとしてもよい。第１のアンテナ（給電点２３０ａが存在する側）の両端を結ぶ線分と第２のアンテナ（給電点２３０ｂが存在する側）の両端を結ぶ線分は、同一の直線上に位置しており、本発明のダイポールアンテナの一実施形態とみなすことができる。

（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態の例のアンテナを模式的に示す上面図である。また、図７は図６の領域Ａの導体の状態を示す拡大図である。なお、本例においては、前述した実施形態の例と異なる部分について説明し、同様の要素については重複する説明を省略する。本例を一般化した表現で表わすと、最大次数のｍは６、区分数ｐは４である。

図６，７に示すように、本例のアンテナの導体３２０は誘電体基板３１０上に設けられ、１０２４個の帯状の６次要素が順次接続されて形成されている。これらの６次要素は、図５に示したアンテナの導体２２０の、それぞれの５次要素が等しい長さの４個の６次要素に区分されて、それぞれの５次要素の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、また、隣り合う６次要素同士の角度が９０°になるように、各々の５次要素において各々の６次要素の境界部が順次逆向きに屈曲した形状となっている。

本例のアンテナによれば、図３の１次要素４１のような直線状の導体を有する基本的なアンテナと比較して、アンテナ特性が指向性を含めてほとんど等しく、且つ長手方向（図のｚ方向）の長さが２^−５／２倍に短縮された小型のアンテナを得ることができる。

なお、図６中に記載したように、アンテナの導体３２０を長さ方向の中央で２等分に分割し、その分割部３３０に給電点３３０ａ，３３０ｂを設けて、ダイポールアンテナとしてもよい。第１のアンテナ（給電点３３０ａが存在する側）の両端を結ぶ線分と第２のアンテナ（給電点３３０ｂが存在する側）の両端を結ぶ線分は、同一の直線上に位置しており、本発明のダイポールアンテナの一実施形態とみなすことができる。

（変形例１）
以上の実施形態の説明では、区分数ｐを４とし、隣り合うｎ次要素同士の角度が９０°であるとして説明したが、これに限るものではない。図８は、導体の形状の変形例を説明するための模式的な平面図である。なお、本例においては、図３を用いて前述した第１の実施形態の例と異なる部分について説明し、同様の要素については重複する説明を省略する。本例を一般化した表現で表わすと、最大次数のｍは３、区分数ｐは５である。また、隣り合うｎ次要素同士の角度は９０°である。

１次要素４４０は２次要素４４１ａ〜４４１ｅの５個に区分されている。さらに５個の２次要素のそれぞれが５個の３次要素に区分されているので、合計で２５個の３次要素４４２ａ〜４４２ｚとなっている。その結果、本例のアンテナにおける導体は２５個の帯状の３次要素４４２ａ〜４４２ｚが順次接続されて形成された構造となっている。

直線状の１次要素４４０は５個の２次要素４４１ａ〜４４１ｅに区分されている。そして、１次要素４４０の一端４４０ｗと他端４４０ｘとを結ぶ線分に対して平行な直線（点線で図示，４５１ｗ〜４５１ｘ）に沿って、２次要素４４１ａ〜４４１ｅのそれぞれの境界部が屈曲した形状になっている。言い換えれば、１次要素４４０の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々の２次要素４４１ａ〜４４１ｅの境界部が折り曲げられた形状を有している。

また、５個の２次要素４４１ａ〜４４１ｅのそれぞれが５個の３次要素に区分されている。このとき２次要素４４１ａに対して、その一端と他端とを結ぶ線分に対して平行な直線（点線で図示）に沿って、３次要素４４２ａ〜４４２ｅのそれぞれの境界部が屈曲した形状を有している。残りの４個の２次要素４４１ｂ〜４４１ｅについても同様にそれぞれに対応する３次要素の境界部が屈曲した形状を有している。言い換えれば、それぞれの２次要素４４１ａ〜４４１ｅの一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々の３次要素４４２ａ〜４４２ｚの境界部が折り曲げられた形状を有している。

（変形例２）
図９は、導体の形状の変形例を説明するための模式的な平面図である。なお、本例においては、図３を用いて前述した第１の実施形態の例と異なる部分について説明し、同様の要素については重複する説明を省略する。本例を一般化した表現で表わすと、最大次数のｍは３、区分数ｐは４であり、この点では第１の実施形態の例と同じであるが、隣り合うｎ次要素同士の角度は９０°より大きい角度となっている点が第１の実施形態の例と異なる。

１次要素５４０は２次要素５４１ａ〜５４１ｄの４個に区分されている。さらに４個の２次要素のそれぞれが４個の３次要素に区分されているので、合計で１６個の３次要素５４２ａ〜５４２ｓとなっている。その結果、本例のアンテナにおける導体は１６個の帯状の３次要素５４２ａ〜５４２ｓが順次接続されて形成された構造となっている。

ここで、２次要素５４１ａ〜５４１ｄは隣り合った要素同士のなす角度が９０°よりも大きい。また、３次要素５４２ａ〜５４２ｓも隣り合った要素同士のなす角度が９０°よりも大きい。

このように、図８または図９の変形例１，２に示されるアンテナはいずれも、ぞれぞれの１次要素に示された直線状の導体を有するアンテナと比較して、長手方向（図のｚ方向）の長さが短縮されている。そして、既に説明した本発明のアンテナの作用効果を奏するので、同じ長さを有する直線状のアンテナと比べて、ほぼ等しいアンテナ特性を維持しているとともに小型化されたアンテナを得ることができる。

（変形例３）
次に、ダイポールアンテナの変形例について説明する。前述した第１〜第４の実施形態の例においては、導体の中央部を分割して給電点とすることにより、同一形状の第１のアンテナと第２のアンテナを設け、第１のアンテナの両端を結ぶ線分と第２のアンテナの両端を結ぶ線分が同一の直線上に位置するようにして、ダイポールアンテナを構成した例を示したが、これに限定されるものではない。

図１０に本発明のダイポールアンテナの変形例を示す。第１のアンテナの導体６２０ａおよび第２のアンテナの導体６２０ｂは、それぞれの形状が、ダイポールアンテナの給電点６３０を通る直線を対称軸として相互に線対称の関係を有している。また、それぞれの導体の１次要素が直線状であって、それぞれの導体の両端を結ぶ２つの線分が同一の直線上に位置している。なお、線対称の対称軸は、この直線と直交する。

このような構成を備えるダイポールアンテナによれば、２つの導体６２０（６２０ａ，６２０ｂ）において、給電点から等距離のｍ次要素を流れる電流の大きさが等しく、かつ導体６２０の両端を結ぶ線分に垂直な方向の成分が逆向きになる。よって、導体６２０（６２０ａ，６２０ｂ）の両端を結ぶ線分に垂直な方向の電流成分が、２つの導体６２０ａ，６２０ｂ同士で打ち消し合うため、２つの導体６２０ａ，６２０ｂの各部を流れる電流のベクトル和の向きは、導体６２０（６２０ａ，６２０ｂ）の一端から他端へ向かうベクトルの向きと一致する。よって、このような構成を備えるダイポールアンテナによれば、直線状の導体を備えるダイポールアンテナに対して、指向性も含めたアンテナ特性がほとんど等しく、且つ小型化された、ダイポールアンテナを得ることができる。

（変形例４）
図１１は本発明のアンテナの変形例を模式的に示す斜視図である。本例のアンテナは、図１１に示すように、図１，図２に示した第１の実施形態の例のアンテナにおいて、導体７２０および誘電体基板７１０が、導体７２０の一端と他端とを結ぶ直線に平行な直線を軸として曲げられたものである。この軸は各図で示したｚ軸に対して平行な軸である。

このような構成を備える本例のアンテナによれば、長さ方向に加えて幅方向の寸法も小さくすることができるため、より小型のアンテナを得ることができる。また、導体７２０が、導体７２０の一端と他端とを結ぶ直線に平行な直線を軸として折り曲げられていることから、導体７２０の角部を流れる電流の、導体７２０の一端と他端とを結ぶ直線に垂直な成分同士が打ち消し合う状態が保存される。よって、折り曲げる前と比較して、指向性を含めたアンテナ特性はほとんど変化しない。すなわち、本例のアンテナによれば、指向性を含めたアンテナ特性をほとんど変化させることなく、長さ方向と幅方向の両方の寸法が短縮された、小型かつ高性能で、設計の容易なアンテナを得ることができる。

ダイポールアンテナの場合も全く同様であって、第１のアンテナの導体７２０ａおよび第２のアンテナの導体７２０ｂのそれぞれの両端を結ぶ線分が位置している直線に対して、平行な直線を軸として折り曲げることが可能である。

なお、図１１では、導体７２０が、この導体の一端と他端とを結ぶ直線に平行な直線を軸として、所定角度で１回だけ折り曲げられた例を示したが、これに限定されるものではない。折り曲げられる角度は小さくても大きくてもよく、複数回折り曲げられていても構わない。また、緩やかに曲げられていても良く、筒状や、渦巻き状に曲げられていても構わない。また、折り曲げられるときの軸は何本あっても構わない。特に、ポリイミドなどの材質からなるフレキシブル基板に対して、本発明のアンテナ（ダイポールアンテナ）を設けることにより、上述した所定の軸（例えば、導体の一端と他端とを結ぶ直線に平行な直線）を中心として自在に折り曲げることができ、内容積に限りのある通信装置である携帯電話などの小型通信機器において、小型化を図りつつアンテナを収納することが容易となる。

次に、図１２に本発明の通信装置の実施形態の例をブロック図により模式的に示す。本例の通信装置は、本発明のアンテナ８１と、アンテナ共用機８２を介してアンテナ８１に接続された受信回路８３および送信回路８４とを備えている。本発明のアンテナ８１としては、上述したいずれの実施形態のアンテナ、ダイポールアンテナについても適用し得る。

このような構成を備える本例の通信装置によれば、小型で電気特性が優れた本発明のアンテナ８１を利用して通信信号の送受信を行うことから、小型で電気特性が優れた通信装置を得ることができる。

本発明は前述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。また、各実施形態に示した例や変形例はそれぞれを組み合わせることができる。

例えば、前述した実施形態の例においては、ダイポールアンテナが構成されている例によって説明したが、これに限定されるものではない。例えば、導体の一端に給電されるようにして、モノポールアンテナを構成しても構わない。さらに、実施形態の例においては、最大で１０２４個の帯状の６次要素によって構成された例を示したが、これに限定されるものではない。要素の次数をさらに増やすことにより、さらに小型の導体を備えるアンテナを得ることができる。

また、前述した実施形態の例においては、ｎ−１次要素が４個または５個に等分された例によって説明したが、ｎ−１次要素が３個またはさらに多くに区分されてもよく、また、等分に区分されなくても構わない。さらに、隣り合うｎ次要素の境界部が順次逆向きに折り曲げられた例を示したが、これに限定されるものではなく、隣り合うｎ次要素の境界部が順次逆向きに折り曲げられていなくても構わない。また、パターンが折り曲げられる角度は、９０°以上の例で説明したが、この角度よりも小さくても構わないし、緩やかに曲げられていても構わない。

次に、本発明のアンテナの実施例について説明する。

まず、図５に示した第３の実施形態（最大次数ｍ＝５，区分数ｐ＝４）の例のアンテナの放射特性を、シミュレーションによって算出した。また、比較例として、図３の１次要素４１のような直線状の導体２０を備える直線状のダイポールアンテナの放射特性も合わせてシミュレーションした。これらのシミュレーションにおいては、誘電体基板１０の比誘電率を１とし、導体２０の幅を０．２ｍｍとし、導体２０の全長を７５０ｍｍとし、中心周波数を２００ＭＨｚに設定した。

これらのシミュレーションにおける座標系を図１３に示し、そのシミュレーション結果を図１４〜図１６に示す。図１４はｘｙ平面における指向性利得の放射パターンを示し、図１５はｚｘ平面における指向性利得の放射パターンを示し、図１６はｚｙ平面における指向性利得の放射パターンを示す。また、図９〜図１１においては、実施例のアンテナの指向性利得の放射パターンを実線で示し、比較例のアンテナの指向性利得の放射パターンを破線で示した。

図１４〜図１６に示すグラフにおいては、実線と破線とがほとんど同じ軌跡を描いており、実施例のアンテナは、比較例のアンテナと比較して長手方向（図のｚ方向）の長さが１／４であるにも関わらず、指向性も含めて比較例のアンテナとほとんど等しい放射特性を有していることがわかる。

次に、図４に示した第２の実施形態（最大次数ｍ＝４，区分数ｐ＝４）の例のアンテナと、この図４に示した第２の実施形態の例のアンテナを図１１のようにｚ軸と平行な軸に対して、９０°折り曲げたアンテナとの放射特性を、シミュレーションによって算出した。これらのシミュレーションにおいては、誘電体基板１０の比誘電率を１とし、導体２０の幅を０．２ｍｍとし、導体２０の全長を７５０ｍｍとし、中心周波数を２７０ＭＨｚに設定した。また、これらのシミュレーションにおける座標系は図１３と同じとした。

そのシミュレーション結果を図１７に示す。図１７はｚｙ平面における指向性利得の放射パターンである。９０°に折り曲げたアンテナの指向性利得の放射パターンを実線で示し、折り曲げていない図４に示すアンテナの指向性利得の放射パターンを破線で示した。図１７に示すグラフにおいては、実線と破線とが同じ軌跡を描いて重なっており、折り曲げる前後で、指向性も含めて放射特性がほとんど変化していないことがわかる。

以上のように、図１４〜図１７に示すシミュレーションの結果より、本発明の有効性が確認できた。

１０：誘電体基板
２０：導体
４１：１次要素
４２ａ〜４２ｄ：２次要素
４３ａ〜４３ｓ：３次要素
８１：アンテナ
８３：受信回路
８４：送信回路

Claims (8)

1. 複数の帯状のｍ次要素（ｍは３以上の整数）が順次接続されてなる帯状の導体を備え、
   前記導体を構成するｎ次要素（ｎは２以上ｍ以下の全ての整数）は、ｎ−１次要素がｐ個（ｐは３以上の整数）の前記ｎ次要素に区分されて、前記ｐ個に区分されたｎ次要素が、前記ｎ−１次要素の一端と他端とを結ぶ線分と平行な直線に沿って、各々の前記ｎ次要素同士の境界部で屈曲した形状を有する、アンテナ。
2. 前記ｐ個に区分されたｎ次要素がいずれも等しい長さであり、各々の前記ｎ−１次要素内において隣り合う前記ｎ次要素同士がなす角度がいずれも等しい、請求項１に記載のアンテナ。
3. 請求項１または請求項２に記載のアンテナを複数備えるダイポールアンテナであって、
   前記複数のアンテナは、第１のアンテナおよび第２のアンテナを有し、
   前記第１のアンテナおよび第２のアンテナは、前記導体の相互の形状が線対称の関係を有するとともに前記導体の１次要素が直線状であって、それぞれの前記導体の両端を結ぶ線分が同一の直線上に位置している、ダイポールアンテナ。
4. 請求項１または請求項２に記載のアンテナを複数備えるダイポールアンテナであって、
   前記複数のアンテナは、第１のアンテナおよび第２のアンテナを有し、
   前記第１のアンテナおよび第２のアンテナは、前記導体の相互の形状が等しく、それぞれの前記導体の両端を結ぶ線分が同一の直線上に位置している、ダイポールアンテナ。
5. 前記導体が、該導体の一端と他端とを結ぶ直線に平行な直線を軸として曲げられた構造を有している、請求項１または請求項２に記載のアンテナ。
6. 前記第１のアンテナおよび第２のアンテナを構成する前記導体が、該第１のアンテナおよび第２のアンテナのそれぞれの前記導体の両端を結ぶ線分が位置している直線に平行な直線を軸として屈曲した構造を有している、請求項３または請求項４に記載のダイポールアンテナ。
7. 請求項１、請求項２および請求項５のいずれかに記載のアンテナと、
   該アンテナに接続された、受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備える、通信装置。
8. 請求項３、請求項４および請求項６のいずれかに記載のダイポールアンテナと、
   該ダイポールアンテナに接続された、受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備える、通信装置。

Images