WO2011111142A1 - 折り返しダイポールアンテナ - Google Patents

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WO2011111142A1
WO2011111142A1 PCT/JP2010/007185 JP2010007185W WO2011111142A1 WO 2011111142 A1 WO2011111142 A1 WO 2011111142A1 JP 2010007185 W JP2010007185 W JP 2010007185W WO 2011111142 A1 WO2011111142 A1 WO 2011111142A1
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WO
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dipole antenna
folded dipole
parallel line
line portion
antenna
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/007185
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
純一 川村
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Publication of WO2011111142A1 publication Critical patent/WO2011111142A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a dipole antenna that transmits and / or receives radio waves having a predetermined wavelength, and more particularly to a small folded dipole antenna.
  • Patent Document 1 discloses a technique for changing the radiation directivity of radio waves by adding a counter element to a dipole antenna.
  • FIG. 21 is a diagram showing a portable wireless communication device 900 with a built-in dipole antenna in the prior art.
  • the portable wireless communication apparatus 900 includes a housing 901, a dipole antenna 902, a power feeding unit 903, a counter element 904, and a receiver 905.
  • the dipole antenna 902 is connected to the power feeding means 903, and a driving current vector is generated in the dipole antenna 902 by being fed from the power feeding means 903.
  • the counter element 904 is disposed on the same plane as the dipole antenna 902 and the power feeding unit 903 and is opposed to the dipole antenna 902 substantially in parallel with the dipole antenna 902 at a distance of 1 ⁇ 4 wavelength or less. Furthermore, both ends of the dipole antenna 902 and the opposing element 904 are bent to the opposite side to the power feeding means 903, respectively, and are substantially line-shaped with the axis of symmetry A91 interposed therebetween.
  • FIG. 22 is a diagram showing the radiation directivity 910 viewed from the x-axis direction of the housing 901.
  • the radiation directivity 910 has a substantially constricted central constriction shape with respect to the y axis. This is because the drive current vector V and the induced current vector Vi are opposite in phase, and the radiation pattern is canceled near the origin in the y-axis direction because the drive current vector V and the induced current vector Vi are combined. It is.
  • the antenna is compactly incorporated in the housing 901 by bringing the dipole antenna 902 and the counter element 904 close to each other.
  • radiation directivity is not formed in an unnecessary direction, radio wave radiation to the user side can be avoided, and further, a reduction in radiation efficiency due to the influence of the user, and Mismatch loss due to fluctuations in input impedance is suppressed.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which impedance matching is improved by controlling the impedance of an antenna by connecting a dipole antenna 902 and a counter element 904.
  • the size in the x-axis direction shown in FIG. 21 is reduced by bending the dipole antenna 902, but the size in the z-axis direction is increased because the counter element 904 is required.
  • the radiation directivity of the radio wave varies greatly depending on the shape of the opposing element, and deviates from the radiation directivity of the standard dipole antenna, which makes it difficult to adjust the radiation directivity.
  • an object of the present invention is to provide a dipole antenna that realizes antenna characteristics (radiation directivity, gain, and frequency characteristics) comparable to those of a standard dipole antenna while reducing the size of the dipole antenna. is there.
  • a folded dipole antenna of the present invention is a folded dipole antenna that transmits and / or receives radio waves having a predetermined wavelength, and has a length less than 1 ⁇ 2 of the wavelength.
  • a first and second parallel line section disposed substantially parallel to each other; a power supply section connected to the first parallel line section for supplying radio wave power; and the first and second parallel line sections.
  • Two end connection portions that connect the adjacent ends of the first parallel line portion and two protrusion portions that protrude from the first parallel line portion in a protruding direction that is opposite to the direction from the first parallel line portion to the second parallel line portion. And a protrusion.
  • each protrusion has a symmetric structure as viewed from the center of the first parallel line portion.
  • each protrusion protrudes from a connection point between the first parallel line portion and the both end connection portion.
  • each protrusion protrudes in a direction perpendicular to the first parallel line portion.
  • each protrusion has a linear shape, a loop shape, or a meander shape. Further, the first and second parallel line portions are meandered.
  • At least one of the first and second parallel line portions, the both-end connecting portion, and the protruding portion has a line width wider than the other portions.
  • the first parallel line portion and the second parallel line portion are different from each other.
  • the effective antenna length obtained by adding the protrusion length, which is the length from the first parallel line portion to the protrusion direction, to the line length of the first parallel line portion is 1 ⁇ 2 of the wavelength.
  • the projection length which is the length in the projection direction from the first parallel line portion in each projection portion, is preferably the antenna effective length obtained by adding the projection length in each projection portion to the line length of the first parallel line portion. 20% or less.
  • a dipole antenna having the same antenna characteristics (radiation directivity, gain, frequency characteristics) as a standard dipole antenna while reducing the size of the dipole antenna. Can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a standard dipole antenna 200.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current distribution and radiation directivity of a standard dipole antenna 200.
  • FIG. 4 is a diagram showing the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 100.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the shape of a basic folded dipole antenna 100.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result regarding the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 100.
  • FIG. 7 is a diagram showing a result of an actual machine experiment regarding the radiation directivity of the folded dipole antenna 100.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a standard dipole antenna 200.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current
  • FIG. 8 is a diagram showing an antenna gain change amount of the folded dipole antenna 100 with respect to the lengths L2 of the protrusions 151 and 152 in the folded dipole antenna 100.
  • FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating the amount of change in antenna gain of the folded dipole antenna 100 with respect to the ratio of the protrusions 151 and 152 in the folded dipole antenna 100.
  • FIG. 10 is a diagram showing a variation of the folded dipole antenna in which the line width in each part is increased.
  • FIG. 11 is a diagram showing a variation of the folded dipole antenna in which the first parallel line portion and the second parallel line portion have different line widths.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the folded dipole antenna 1001 according to the first modification of the first embodiment of the present invention and the antenna gain change amount thereof.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a folded dipole antenna 1002 according to the second modification of the first embodiment of the present invention and an antenna gain change amount thereof.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a folded dipole antenna 1003 according to the third modification of the first embodiment of the present invention and an antenna gain change amount thereof.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a folded dipole antenna 1004 according to Modification 4 of the first embodiment of the present invention and an antenna gain change amount thereof.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 1005 according to Modification 5 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 300 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 300.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 400 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 400.
  • FIG. 21 is a diagram showing a portable wireless communication device 900 with a built-in dipole antenna in the prior art.
  • FIG. 22 is a diagram showing the radiation directivity 910 viewed from the x-axis direction of the housing 901.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • a folded dipole antenna 100 includes a first parallel line portion 110, a second parallel line portion 120, a power feeding portion 130, two end connection portions 141 and 142, and two protrusion portions 151 and 152.
  • the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 are arranged substantially parallel to each other.
  • the power feeding unit 130 is connected to the first parallel line unit 110 and supplies radio wave power.
  • the power supply unit 130 supplies transmission power to the antenna, and when the folded dipole antenna 100 receives radio waves (when functioning as a receiving antenna).
  • the power supply unit 130 supplies the reception power from the antenna to the reception circuit.
  • both ends of the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 are connected by both end connection portions 141 and 142, respectively.
  • the protrusions 151 and 152 are on the same plane as the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 (zx plane shown in FIG. 1), and both ends of the first parallel line portion 110 and both ends thereof, respectively. It protrudes in the opposite direction to the 2nd parallel line part 120 from the connection point with the connection parts 141 and 142 (projection direction).
  • the protrusions 151 and 152 have a linear shape, and the protrusion direction is perpendicular to the first parallel line portion 110.
  • the length of the folded dipole antenna 100 of the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 in the longitudinal direction (x-axis direction shown in FIG. 1) is L1, and the protrusions 151 and 152
  • the length in the protrusion direction (z-axis direction shown in FIG. 1) is assumed to be L2.
  • L1 is less than 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ of the radio wave transmitted and received by the folded dipole antenna 100. Details of the relationship between L1 and L2 will be described later.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a standard dipole antenna 200.
  • a standard dipole antenna 200 includes a line section 210 and a power supply section 230 that is connected to the line section 210 and supplies electric power of radio waves.
  • the length of the standard dipole antenna 200 in the line section 210 in the longitudinal direction (x-axis direction shown in FIG. 2) is assumed to be L0.
  • L0 is about 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ of the radio wave transmitted and received by the standard dipole antenna 200.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current distribution and radiation directivity of a standard dipole antenna 200.
  • the standard dipole antenna 200 resonates at a frequency f0, and the frequency f0 is calculated using the wavelength ⁇ of the radio wave transmitted and received by the standard dipole antenna 200 and the speed of light c as shown in the following (Equation 1). can do.
  • f0 c / ⁇ (Expression 1)
  • the current distribution I shown in FIG. 3A indicates that the current value becomes maximum at the power feeding unit 230 and becomes 0 at both ends of the line unit 210.
  • a current vector VI is generated by supplying power from the power supply unit 230, and the current vector VI is parallel along the line unit 210. Note that the direction and magnitude of the current vector VI change with time.
  • FIG. 3B is a diagram showing the radiation directivity of a standard dipole antenna 200.
  • the radiation directivity is radiation directivity in a free space that is infinitely separated from the ground.
  • the radiation directivity of the standard dipole antenna 200 is as follows: the horizontal line (xy plane) including the line part 210 and the vertical plane (xz plane) including the line part 210. Radio waves are not radiated in the extending direction, and an 8-shaped radiation pattern maximizing in the vertical direction from the power feeding unit 230 to the line unit 210 is obtained.
  • a circumferential radiation pattern centered on the power feeding portion 230 is formed and becomes non-directional.
  • the length L1 of the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 is less than ⁇ / 2 (for example, about ⁇ / 3), and the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 110
  • the antenna effective length L obtained by adding the length L2 of each of the protrusions 151 and 152 to the length L1 of the parallel line portion 120 is the wavelength of the radio wave transmitted and received by the folded dipole antenna 100 as shown in the following (Equation 3). It is almost equal to ⁇ / 2.
  • L L1 + L2 ⁇ 2 ⁇ ⁇ / 2 (Equation 3)
  • the folded dipole antenna 100 has the same frequency f2 as the frequency f0 at which the standard dipole antenna 200 resonates. It will resonate.
  • the current distribution shown in FIG. 4A is the same as the current distribution I shown in FIG. 3A, and the current value becomes the maximum at the power feeding unit 130, and the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120. It shows that it becomes 0 at both ends.
  • a first current vector VI ⁇ b> 1 is generated when power is supplied from the power supply unit 130, and the first current vector VI ⁇ b> 1 is parallel along the first parallel line unit 110. The direction and magnitude of the first current vector VI1 changes with time.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating the radiation directivity of the folded dipole antenna 100.
  • the radiation directionality of the folded dipole antenna 100 is such that the first current vector VI1 flowing through the first parallel line portion 110 and the second current vector VI2 flowing through the second parallel line portion 120 have the same phase. Therefore, as shown in FIG. 4B, the radiation directivity of the folded dipole antenna 100 is similar to that of the standard dipole antenna 200 shown in FIG.
  • radio waves are not radiated in the extending direction of the first parallel line portion 110, and an 8-shaped radiation pattern maximizing in the vertical direction from the power feeding portion 130 to the first parallel line portion 110 is obtained.
  • an 8-shaped radiation pattern maximizing in the vertical direction from the power feeding portion 130 to the first parallel line portion 110 is obtained.
  • a circumferential radiation pattern centered on the power feeding unit 130 is formed, and the pattern becomes omnidirectional.
  • the folded dipole antenna 100 resonates at the same frequency f2 as the frequency f0 at which the standard dipole antenna 200 resonates, and the longitudinal length L1 of the folded dipole antenna 100 is set to the longitudinal length of the standard dipole antenna 200. Even if it is shorter than the direction length L0, it is possible to ensure the same antenna characteristics as the standard dipole antenna 200.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the shape of a basic folded dipole antenna 100.
  • the folded dipole antenna 100 includes a first parallel line portion 110 and a second parallel line portion 120 having a length L1 of 180 [mm] and both end connection portions 141 and 142 each having a length of 20 [mm].
  • the lengths L2 of the protrusions 151 and 152 are set to 30 [mm].
  • the effective antenna length L 250 [mm] from (Equation 3) described above.
  • the length L1 of the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 is 180 [mm]
  • the length L2 of each of the protrusions 151 and 152 is 30 [ mm]
  • the effective antenna length L 240 [mm].
  • the shortening rate is a ratio of shortening the element, and is represented by a numerical value of 1.0 or less because the wavelength of the radio wave in the antenna line is shorter than in the air.
  • FIG. 6 is a diagram showing simulation results regarding the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 100.
  • the current distribution of the folded dipole antenna 100 indicates that the larger the arrow, the larger the current value.
  • the radiation directivity of the folded dipole antenna 100 is determined by the first current vector VI1 flowing through the first parallel line portion 110 and the second current vector flowing through the second parallel line portion 120. Since VI2 has the same phase, radio waves are not radiated in the extending direction of the first parallel line section 110 in the xy plane and the xz plane, and the maximum is perpendicular to the first parallel line section 110 from the power supply section 130. This is an 8-shaped radiation pattern. Further, in the yz plane, a circumferential radiation pattern centering on the power feeding unit 130 is formed, and the pattern is omnidirectional.
  • FIG. 7 is a diagram showing a result of an actual machine experiment regarding the radiation directivity of the folded dipole antenna 100.
  • the radiation directivity of the folded dipole antenna 100 is radiated in the extending direction of the first parallel line portion 110 in the xy plane and the xz plane, similarly to the simulation result shown in FIG. Instead, the radiation pattern is an 8-shaped radiation pattern that is maximum in the vertical direction from the power feeding unit 130 to the first parallel line unit 110. Further, in the yz plane, a circumferential radiation pattern centering on the power feeding unit 130 is formed, and the pattern is omnidirectional.
  • the peak value of the radiation directivity on the xy plane and the xz plane (horizontal polarization) is larger than the peak value of the radiation directivity on the yz plane (vertically polarized wave). This is because negative correction is applied to the vertical polarization during measurement in the actual machine experiment.
  • the first parallel line section 110 and the second parallel line section 110 are used.
  • the length L1 of the line portion 120 was set to 180 [mm]
  • the length L2 of each of the protrusions 151 and 152 was set to 30 [mm]
  • Simulations and actual machine experiments were performed on the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 100.
  • FIG. 8 is a diagram showing an antenna gain change amount of the folded dipole antenna 100 with respect to the lengths L2 of the protrusions 151 and 152 in the folded dipole antenna 100.
  • FIG. 8 when the length L2 of each of the protrusions 151 and 152 is 0 [mm], the antenna gain of the folded dipole antenna 100 is 0 [dB], and the folded dipole with respect to the length L2 of each of the protrusions 151 and 152 The antenna gain change amount of the antenna 100 is shown.
  • the longer the protrusion the better the antenna gain.
  • the antenna gain of the folded dipole antenna 100 is 5 [dB] in the actual experimental results and 4 [dB] in the simulation results, Has the best gain effect.
  • the length L1 of the portion 120 is 180 [mm]
  • the length L2 of each of the protrusions 151 and 152 is changed, and the antenna gain change amount of the folded dipole antenna 100 is compared.
  • the relationship between the length L1 of the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 and the length L2 of each of the protrusions 151 and 152 will be described in detail.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the amount of change in antenna gain of the folded dipole antenna 100 with respect to the ratio of the protrusions 151 and 152 in the folded dipole antenna 100.
  • the ratio of the protrusions 151 and 152 in the folded dipole antenna 100 is the length L1 of the first parallel line part 110 and the second parallel line part 120, and the length L2 of each of the protrusions 151 and 152.
  • the antenna characteristics equivalent to those of the standard dipole antenna 200 are reduced while reducing the size of the folded dipole antenna 100 in the longitudinal direction. Can be secured.
  • the folded dipole antenna 100 has protrusions 151 and 152 in the short direction of the folded dipole antenna 100.
  • the conventional dipole antenna is an area necessary for arranging a feeding circuit in the short-side direction and securing the distance between the first parallel line portion 110 and GND. In the antenna 100, the size does not increase in the short direction.
  • the protrusions 151 and 152 are on the same plane as the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120, they can be easily designed and mounted. , Leading to cost reduction.
  • the first parallel line portion 110, the second parallel line portion 120, the both end connection portions 141 and 142, and the protrusions 151 and 152 are the same.
  • the line width is used, the present invention is not limited to this.
  • the line width in each part may be increased.
  • FIG. 10 is a diagram showing a variation of the folded dipole antenna in which the line width in each part is increased.
  • the folded dipole antenna shown in FIG. 10A is a projection in which the line widths of the projecting portions 151 and 152 are increased in place of the projecting portions 151 and 152 as compared with the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. Parts 153 and 154 are provided.
  • the folded dipole antenna shown in FIG. 10B is different from the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. 1 and 5 in that the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 are replaced by a first dipole antenna.
  • the first parallel line portion 111 and the second parallel line portion 121 are provided in which the line widths of the parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 are increased.
  • the folded dipole antenna shown in FIG. 10 (c) is wider than the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. 1 and 5 in that the line widths of the both end connection parts 141 and 142 are larger in place of the both end connection parts 141 and 142.
  • the both end connection parts 143 and 144 are provided.
  • the folded dipole antenna shown in FIG. 10 (d) is combined with the folded dipole antennas shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c), and the first parallel line portion 111 and the second parallel line portion with all the line widths being thick. 121, both end connection parts 143 and 144, and projections 153 and 154. Note that the combination of the constituent elements that increase the line width is not limited to the folded dipole antenna shown in FIG. 10D, and any other combination may be used.
  • the capacity component of the antenna increases and the Q value (Quality Factor) indicating the sharpness of resonance decreases, so the resonance frequency becomes broad and the band of the antenna is widened. be able to.
  • the first parallel line portion 110 and the second parallel line portion 120 may have different line widths.
  • FIG. 11 is a diagram showing a variation of the folded dipole antenna in which the first parallel line portion and the second parallel line portion have different line widths.
  • the folded dipole antenna shown in FIG. 11A is different from the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. 1 and 5 in that the line width of the first parallel line portion 110 is used instead of the first parallel line portion 110.
  • the first parallel line portion 111 is provided with a thickened line.
  • the line width of the first parallel line portion 111 is about 30 [mm].
  • the folded dipole antenna shown in FIG. 11B is different from the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. 1 and 5 in that the line width of the second parallel line portion 120 is used instead of the second parallel line portion 120.
  • the second parallel line 121 is made thicker.
  • the antenna characteristic impedance changes, so that the optimum impedance value is obtained based on the antenna element shape.
  • the loss due to impedance mismatching can be suppressed.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the folded dipole antenna 1001 according to the first modification of the first embodiment of the present invention and the antenna gain change amount thereof. The change in antenna gain was obtained by simulation.
  • the folded dipole antenna 1001 has protrusions 151 and 152 extending from both ends of the first parallel line portion 110, respectively, as compared to the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. It has moved by a distance X1 [mm] to the power feeding unit 130 side.
  • the antenna of the folded dipole antenna 1001 increases as the distance X1 increases, that is, as the protrusions 151 and 152 move from both ends of the first parallel line portion 110 to the power feeding portion 130 side.
  • the gain is getting worse.
  • the folded dipole antenna 1001 compared with the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. 1 and 5, when the distance X1 ⁇ 20 [mm], the deterioration amount of the antenna gain is within 0.5 [dB]. It is. Therefore, if the protrusions 151 and 152 are configured of the folded dipole antenna 1001 that is moved from the both ends of the first parallel line portion 110 to the power feeding portion 130 by a distance X1 ⁇ 20 [mm], a standard dipole is used. It can be said that the same antenna characteristics as those of the antenna 200 can be secured.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a folded dipole antenna 1002 according to the second modification of the first embodiment of the present invention and an antenna gain change amount thereof.
  • the change in antenna gain was obtained by simulation.
  • the folded dipole antenna 1002 has protrusions 151 and 152 with respect to the first parallel line portion 110, respectively, as compared with the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. It is inclined by an angle X2 [degree] from the vertical direction. Note that the angle X2 is positive (indicated by the solid line in FIG. 13) in the direction opposite to the power supply unit 130 side and negative (indicated by the dotted line in FIG. 13) in the power supply unit 130 side.
  • the antenna gain of the folded dipole antenna 1002 deteriorates as the angle X2 in the minus direction is larger, that is, as the protrusions 151 and 152 are inclined toward the power feeding unit 130, respectively.
  • the antenna gain deterioration amount is 0.5 [dB]. Is within. Therefore, if the configuration of the folded dipole antenna 1002 in which the protrusions 151 and 152 are inclined by the angle X2 ⁇ ⁇ 30 [degrees] on the power feeding unit 130 side, the same antenna characteristics as the standard dipole antenna 200 are secured. It can be said that it is made.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a folded dipole antenna 1003 according to the third modification of the first embodiment of the present invention and an antenna gain change amount thereof.
  • the change in antenna gain was obtained by simulation.
  • the folded dipole antenna 1003 increases the number of elements X3 constituting the protrusions 151 and 152 as compared to the folded dipole antenna 100 shown in FIGS.
  • the folded dipole antenna 1003 in which the protrusions 151 and 152 are constituted by a plurality of elements can secure the same antenna characteristics as the standard dipole antenna 200.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a folded dipole antenna 1004 according to Modification 4 of the first embodiment of the present invention and an antenna gain change amount thereof.
  • the change in antenna gain was obtained by simulation.
  • the folded dipole antenna 1004 has projections 151 and 152 that are spaced apart from each other in the longitudinal direction X4 of the folded dipole antenna 1004 as compared to the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. It has a loop shape having [mm].
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 1005 according to Modification 5 of the first embodiment of the present invention.
  • the folded dipole antenna 1005 has projections similar to the projections 151 and 152 on the second parallel line portion 120 side as compared to the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. 161 and 162 are provided.
  • the folded dipole antenna 1005 includes the protrusions 161 and 162, the antenna size in the short direction increases. Further, the antenna gain of the folded dipole antenna 1005 is worse by 1.0 [dB] or more than the antenna gain of the folded dipole antenna 100 shown in FIGS. Therefore, it is desirable that the protrusions in the folded dipole antenna have only the opposite direction from the first parallel line part 110 to the second parallel line part 120, like the protrusions 151 and 152.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 300 according to the second embodiment of the present invention.
  • the folded dipole antenna 300 includes a first meander line portion 310, a second meander line portion 320, a power feeding portion 330, two end connection portions 341 and 342, and two protrusion portions 351 and 352. With.
  • the first meander line section 310 and the second meander line section 320 are arranged substantially parallel to each other.
  • the power feeding unit 330 is connected to the first meander line unit 310 and supplies electric power of radio waves.
  • the first meander line section 310 and the second meander line section 320 are elements having a meander shape bent multiple times as shown in FIG.
  • both ends of the first meander line section 310 and the second meander line section 320 are connected by both end connection sections 341 and 342, respectively.
  • the projecting portions 351 and 352 are on the same plane as the first meander line portion 310 and the second meander line portion 320 (zx plane shown in FIG. 17), and both ends of the first meander line portion 310 and both ends thereof, respectively. It protrudes in the direction opposite to the second meander line portion 320 from the connection point between the connection portions 341 and 342 (protrusion direction).
  • protrusion direction As shown in FIG. 17, the protrusions 351 and 352 are linear, and the protrusion direction is perpendicular to the first meander line portion 310.
  • the length of the folded dipole antenna 300 in the longitudinal direction (the x-axis direction shown in FIG. 17) of the first meander line portion 310 and the second meander line portion 320 is L3, and the protrusions 351 and 352
  • the length in the protruding direction (z-axis direction shown in FIG. 17) is assumed to be L4.
  • L3 is less than 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ of the radio wave transmitted and received by the folded dipole antenna 300.
  • FIG. 18 is a diagram showing the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 300. Assuming that the folded dipole antenna 300 resonates at the frequency f, the frequency f is calculated using the wavelength ⁇ of the radio wave transmitted and received by the folded dipole antenna 300 and the speed of light c as shown in (Expression 2). Can do.
  • an effective antenna length L obtained by adding the length L4 of each of the projecting portions 351 and 352 to the line length L5 of the first meander line portion 310 and the second meander line portion 320 is shown in the following (Equation 6).
  • the wavelength ⁇ / 2 of the radio wave transmitted and received by the folded dipole antenna 300 is made substantially equal.
  • L L5 + L4 ⁇ 2 ⁇ ⁇ / 2 (Equation 6)
  • the folded dipole antenna 300 has the same frequency f4 as the frequency f0 at which the standard dipole antenna 200 resonates. It will resonate.
  • the current distribution shown in FIG. 18A is the same as the current distribution I shown in FIG. 3A, and the current value becomes the maximum in the power feeding unit 330, and the first meander line unit 310 and the second meander line unit 320. It shows that it becomes 0 at both ends.
  • a third current vector VI3 is generated by supplying electric power from the power feeding unit 330, and the third current vector VI3 is parallel along the first meander line unit 310. Note that the direction and magnitude of the third current vector VI3 change with time.
  • FIG. 18B is a diagram showing the radiation directivity of the folded dipole antenna 300.
  • the radiation directionality of the folded dipole antenna 300 is such that the third current vector VI3 flowing through the first meander line section 310 and the fourth current vector VI4 flowing through the second meander line section 320 have the same phase. For this reason, as shown in FIG. 18B, the radiation directivity of the folded dipole antenna 300 is similar to that of the standard dipole antenna 200 shown in FIG.
  • radio waves are not radiated in the extending direction of the first meander line portion 310, and an eight-shaped radiation pattern maximizing in the vertical direction from the power feeding portion 330 to the first meander line portion 310 is obtained. Further, in the yz plane, a circumferential radiation pattern centered on the power feeding unit 330 becomes non-directional.
  • the longitudinal direction of the folded dipole antenna 300 includes the first meander line portion 310 and the second meander line portion 320.
  • the line width in each part may be increased.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a folded dipole antenna 400 according to the third embodiment of the present invention.
  • a folded dipole antenna 400 includes a first parallel line portion 410, a second parallel line portion 420, a power feeding portion 430, two end connection portions 441 and 442, two meander protrusion portions 451, and 452.
  • the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 420 are disposed substantially parallel to each other.
  • the power feeding unit 430 is connected to the first parallel line unit 410 and supplies electric power of radio waves.
  • both ends of the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 420 are connected by both end connection portions 441 and 442, respectively.
  • the meander protrusions 451 and 452 are on the same plane as the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 420 (zx plane shown in FIG. 19), and are connected to both ends of the first parallel line portion 410, respectively. It protrudes in the direction opposite to the second parallel line portion 420 from the connection point between the both end connection portions 441 and 442 (projection direction).
  • the meander protrusions 451 and 452 have a meander shape bent multiple times, and the protrusion direction is perpendicular to the first parallel line portion 410.
  • the length in the longitudinal direction (x-axis direction shown in FIG. 19) of the folded dipole antenna 400 of the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 420 is L6, and the meander protrusions 451 and 452
  • the length in the protrusion direction (z-axis direction shown in FIG. 19) is L7.
  • L6 is less than 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ of the radio wave transmitted and received by the folded dipole antenna 300.
  • FIG. 20 is a diagram showing the current distribution and radiation directivity of the folded dipole antenna 400. Assuming that the folded dipole antenna 400 resonates at the frequency f, the frequency f is calculated using the wavelength ⁇ of the radio wave transmitted and received by the folded dipole antenna 400 and the speed of light c as shown in (Expression 2). Can do.
  • the length L6 of the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 420 is less than ⁇ / 2 (for example, about ⁇ / 3), and the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 410
  • An antenna effective length L obtained by adding a line length L8 obtained by linearly extending the meander protrusions 451 and 452 to the length L6 of the parallel line portion 420 is expressed as follows. It is made approximately equal to the wavelength ⁇ / 2 of the radio wave to be transmitted and received.
  • L L6 + L8 ⁇ 2 ⁇ ⁇ / 2 (Equation 7)
  • the folded dipole antenna 400 has the same frequency f6 as the frequency f0 at which the standard dipole antenna 200 resonates. It will resonate.
  • the current distribution shown in FIG. 20A is the same as the current distribution I shown in FIG. 3A, and the current value becomes the maximum in the power feeding unit 430, and the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 420. It shows that it becomes 0 at both ends.
  • a fifth current vector VI5 is generated when power is supplied from the power supply unit 430, and the fifth current vector VI5 is parallel to the first parallel line unit 410. Note that the direction and magnitude of the fifth current vector VI5 change with time.
  • FIG. 20B is a diagram showing the radiation directivity of the folded dipole antenna 400.
  • the fifth current vector VI5 flowing through the first parallel line portion 410 and the sixth current vector VI6 flowing through the second parallel line portion 420 have the same phase. For this reason, as shown in FIG. 20B, the radiation directivity of the folded dipole antenna 400 is similar to that of the standard dipole antenna 200 shown in FIG.
  • radio waves are not radiated in the extending direction of the first parallel line portion 410, and an 8-shaped radiation pattern maximizing in the vertical direction from the power feeding portion 430 to the first parallel line portion 410 is formed. Further, in the yz plane, a circumferential radiation pattern centering on the power feeding unit 430 is formed, and the pattern becomes omnidirectional.
  • the length L7 in the short direction of the folded dipole antenna 400 is
  • the folded dipole antenna 100 according to the first embodiment of the present invention can be shorter than the length L2 in the short direction, and resonates at the same frequency f6 as the frequency f0 at which the standard dipole antenna 200 resonates.
  • the same antenna characteristics as the standard dipole antenna 200 can be secured.
  • the line width at each part may be increased as described in the first embodiment of the present invention.
  • the first parallel line portion 410 and the second parallel line portion 420 are converted into a meander shape and used. Accordingly, the size of the dipole antenna 400 in the longitudinal direction can be further reduced.
  • the radiation directivity is mainly described.
  • the antenna generally functions as a transmitting antenna and a function as a receiving antenna. Have similar characteristics. That is, an antenna having a high radiation gain has a high reception gain, and an antenna having a wide radiation directivity has a wide reception directivity.
  • the folded dipole antenna is described as functioning as a transmission / reception antenna that transmits and receives radio waves having a predetermined wavelength.
  • the folded dipole antenna of the present invention does not necessarily have a transmission / reception function, and has only a transmission antenna having only a transmission function for transmitting a radio wave having a predetermined wavelength, or a reception function for receiving a radio wave having a predetermined wavelength. It may be a receiving antenna provided.
  • the present invention incorporates a folded dipole antenna having antenna characteristics comparable to that of a standard dipole antenna in a portable radio transceiver, and is particularly useful for portable radio transceivers that require miniaturization.

Landscapes

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  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

　本発明の折り返しダイポールアンテナは、所定の波長を有する電波を送受信する折り返しダイポールアンテナであって、長さが波長の１／２未満であって、互いに略平行に配置された第１および第２の平行線路部と、第１の平行線路部に接続され、電波の電力を供給する給電部と、第１および第２の平行線路部の近接する端をそれぞれ接続する２つの両端接続部と、第１の平行線路部から第２の平行線路部に向かう方向と反対方向である突起方向に突起した２つの突起部とを備え、ダイポールアンテナのサイズを小さくしつつ、標準的なダイポールアンテナと同程度のアンテナ特性を確保する。

Description

折り返しダイポールアンテナ
　本発明は、所定の波長を有する電波を送信または受信の少なくともいずれか一方をするダイポールアンテナに関し、より特定的には、小型の折り返しダイポールアンテナに関する。
　近年、携帯電話機およびポータブルテレビなどのポータブル無線送受信機の普及が拡大している。これらのポータブル無線送受信機において、電波を送受信するアンテナはデザイン性、および可搬性を高めるため小型化することが望まれている。
　そこで、特許文献１には、ダイポールアンテナに対向素子を追加することにより、電波の放射指向性を変更する技術が開示されている。図２１は、従来技術におけるダイポールアンテナが内蔵された携帯無線通信装置９００を示す図である。図２１において、携帯無線通信装置９００は、筺体９０１と、ダイポールアンテナ９０２と、給電手段９０３と、対向素子９０４と、受話器９０５とを備える。
　図２１に示すように、ダイポールアンテナ９０２は、給電手段９０３と接続されており、ダイポールアンテナ９０２には、給電手段９０３から給電されることによって駆動電流ベクトルが発生する。対向素子９０４は、ダイポールアンテナ９０２および給電手段９０３と同一平面上に、ダイポールアンテナ９０２から１／４波長以下の距離に、ダイポールアンテナ９０２と略平行に対向して配置されている。さらに、ダイポールアンテナ９０２および対向素子９０４の両端は、それぞれ給電手段９０３と反対側に折り曲げられており、対称軸Ａ９１を挟んで略線対象に構成されている。
　先ず、ダイポールアンテナ９０２には、給電手段９０３から電力が供給されることによって駆動電流ベクトルＶが発生する。これにより、対向素子９０４には、当該駆動電流ベクトルＶによって誘導された、駆動電流ベクトルＶとは逆相の誘導電流ベクトルＶｉが発生する。当該駆動電流ベクトルＶおよび誘導電流ベクトルＶｉによって電磁界の放射パターンが発生する。図２２は、筐体９０１のｘ軸方向から見た放射指向性９１０を示す図である。図２２において、放射指向性９１０は、ｙ軸を挟んでほぼ対称な中央狭窄形となっている。これは、駆動電流ベクトルＶおよび誘導電流ベクトルＶｉが互いに逆相であって、放射パターンは、当該駆動電流ベクトルＶおよび誘導電流ベクトルＶｉが合成されるため、ｙ軸方向原点付近で相殺されるからである。
　このように、携帯無線通信装置９００では、ダイポールアンテナ９０２と対向素子９０４とを近接させることによって、筺体９０１にコンパクトにアンテナを内蔵している。そして、携帯無線通信装置９００では、不要な方向に放射指向性を形成しないようにし、使用者側への電波放射を回避することができ、さらには、使用者の影響による放射効率の低下、および入力インピーダンスの変動による不整合損失を抑止している。
　また、特許文献１では、ダイポールアンテナ９０２と対向素子９０４とを接続することによって、アンテナのインピーダンスを制御し、インピーダンス整合を改善する構成も開示されている。
特開２００４－２０１０４９号公報
　しかしながら、携帯無線通信装置９００では、ダイポールアンテナ９０２を折り曲げることによって、図２１に示すｘ軸方向のサイズは小さくなるが、対向素子９０４が必要であるため、ｚ軸方向のサイズが大きくなる。さらに、対向素子の形状によって電波の放射指向性が大きく変化し、標準的なダイポールアンテナの放射指向性からずれてしまうため、放射指向性の調整が困難であるという課題があった。
　それ故に、本発明の目的は、ダイポールアンテナのサイズを小さくしつつ、標準的なダイポールアンテナと同程度のアンテナ特性（放射指向性、利得、および周波数特性）を実現するダイポールアンテナを提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明の折り返しダイポールアンテナは、所定の波長を有する電波を送信または受信の少なくともいずれか一方をする折り返しダイポールアンテナであって、長さが波長の１／２未満であって、互いに略平行に配置された第１および第２の平行線路部と、第１の平行線路部に接続され、電波の電力を供給する給電部と、第１および第２の平行線路部の近接する端をそれぞれ接続する２つの両端接続部と、第１の平行線路部から第２の平行線路部に向かう方向と反対方向である突起方向に第１の平行線路部から突起した２つの突起部とを備える。
　さらに、各突起部は、第１の平行線路部の中心からみて対称構造を有することを特徴とすることが好ましい。
　また、各突起部は、第１の平行線路部と両端接続部との接続点から突起することを特徴とすることが好ましい。
　さらに、各突起部は、第１の平行線路部に対して垂直方向に突起することを特徴とすることが好ましい。
　また、典型的には、各突起部は、直線形状であるか、またはループ形状であるか、またはミアンダ形状であることを特徴とする。
　さらに、第１および第２の平行線路部は、ミアンダ形状であることを特徴とする。
　また、好ましくは、第１および第２の平行線路部と、両端接続部と、突起部とのうち、少なくとも１つの部は、他の部よりも線路幅が太いことを特徴とする。
　さらに、好ましくは、第１の平行線路部と第２の平行線路部とは、互いに異なる線路であることを特徴とする。
　より好ましくは、第１の平行線路部の線路長に、第１の平行線路部から突起方向への長さである突起長を加算したアンテナ実効長は、波長の１／２であることを特徴とする。
　さらに好ましい各突起部における第１の平行線路部から突起方向への長さである突起長は、第１の平行線路部の線路長に当該各突起部における突起長を加算したアンテナ実効長に対して２０％以下であることを特徴とする。
　上述のように、本発明の折り返しダイポールアンテナによれば、ダイポールアンテナのサイズを小さくしつつ、標準的なダイポールアンテナと同程度のアンテナ特性（放射指向性、利得、周波数特性）を有するダイポールアンテナを実現することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ１００の構成を示す図である。 図２は、標準的なダイポールアンテナ２００の構成を示す図である。 図３は、標準的なダイポールアンテナ２００の電流分布および放射指向性を示す図である。 図４は、折り返しダイポールアンテナ１００の電流分布および放射指向性を示す図である。 図５は、基本的な折り返しダイポールアンテナ１００の形状を示す図である。 図６は、折り返しダイポールアンテナ１００の電流分布および放射指向性に関するシミュレーション結果を示す図である。 図７は、折り返しダイポールアンテナ１００の放射指向性に関する実機実験結果を示す図である。 図８は、折り返しダイポールアンテナ１００における突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２に対する、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得変化量を示す図である。 図９は、折り返しダイポールアンテナ１００における突起部１５１および１５２の割合に対する、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得変化量を示す図である。 図１０は、各部における線路幅を太くした折り返しダイポールアンテナのバリエーションを示す図である。 図１１は、第１の平行線路部と第２の平行線路部とを異なる線路幅にした折り返しダイポールアンテナのバリエーションを示す図 図１２は、本発明の第１の実施形態の変形例１に係る折り返しダイポールアンテナ１００１の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。 図１３は、本発明の第１の実施形態の変形例２に係る折り返しダイポールアンテナ１００２の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。 図１４は、本発明の第１の実施形態の変形例３に係る折り返しダイポールアンテナ１００３の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。 図１５は、本発明の第１の実施形態の変形例４に係る折り返しダイポールアンテナ１００４の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。 図１６は、本発明の第１の実施形態の変形例５に係る折り返しダイポールアンテナ１００５の構成を示す図である。 図１７は、本発明の第２の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ３００の構成を示す図である。 図１８は、折り返しダイポールアンテナ３００の電流分布および放射指向性を示す図である。 図１９は、本発明の第３の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ４００の構成を示す図である。 図２０は、折り返しダイポールアンテナ４００の電流分布および放射指向性を示す図である。 図２１は、従来技術におけるダイポールアンテナが内蔵された携帯無線通信装置９００を示す図である。 図２２は、筐体９０１のｘ軸方向から見た放射指向性９１０を示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態について説明する。
　＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ１００の構成を示す図である。図１において、折り返しダイポールアンテナ１００は、第１の平行線路部１１０と、第２の平行線路部１２０と、給電部１３０と、２つの両端接続部１４１および１４２と、２つの突起部１５１および１５２とを備える。
　第１の平行線路部１１０と第２の平行線路部１２０とは、互いに略平行に配置されている。給電部１３０は、第１の平行線路部１１０に接続されており、電波の電力を供給する。折り返しダイポールアンテナ１００が電波を送信する場合（送信アンテナとして機能する場合）、給電部１３０は、アンテナに送信電力を供給し、折り返しダイポールアンテナ１００が電波を受信する場合（受信アンテナとして機能する場合）、給電部１３０は、アンテナからの受信電力を受信回路に供給する。
　さらに、第１の平行線路部１１０と第２の平行線路部１２０との両端は、それぞれ両端接続部１４１および１４２によって接続されている。
　突起部１５１および１５２は、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０と同一平面上（図１に示すｚｘ平面）にあって、第１の平行線路部１１０の両端とそれぞれ両端接続部１４１および１４２との接続点から第２の平行線路部１２０と反対方向に突起している（突起方向）。なお、ここでは、図１に示すように、突起部１５１および１５２は直線形状であって、突起方向は第１の平行線路部１１０に対して垂直方向である。
　そして、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の折り返しダイポールアンテナ１００の長手方向（図１に示すｘ軸方向）の長さは、Ｌ１であって、突起部１５１および１５２の突起方向（図１に示すｚ軸方向）の長さは、Ｌ２であるものとする。ここで、Ｌ１は、折り返しダイポールアンテナ１００が送受信する電波の波長λの１／２未満である。また、Ｌ１とＬ２との関係についての詳細は、後述する。
　以下、折り返しダイポールアンテナ１００の動作について、詳しく説明する。
　先ず、標準的なダイポールアンテナの構成およびアンテナ特性について説明する。図２は、標準的なダイポールアンテナ２００の構成を示す図である。図２において、標準的なダイポールアンテナ２００は、線路部２１０と、当該線路部２１０に接続され、電波の電力を供給する給電部２３０とを備える。
　そして、線路部２１０の標準的なダイポールアンテナ２００の長手方向（図２に示すｘ軸方向）の長さは、Ｌ０であるものとする。ここで、Ｌ０は、標準的なダイポールアンテナ２００が送受信する電波の波長λの約１／２である。
　図３は、標準的なダイポールアンテナ２００の電流分布および放射指向性を示す図である。標準的なダイポールアンテナ２００は、周波数ｆ０で共振し、当該周波数ｆ０は、標準的なダイポールアンテナ２００が送受信する電波の波長λ、および光速ｃを用いて、下記の（数１）のように算出することができる。
　　ｆ０＝ｃ／λ　　・・・（数１）
　さらに、線路部２１０の長さＬ０≒λ／２であることより、周波数ｆ０＝ｃ／（２×Ｌ０）と表すことができる。
　図３（ａ）に示す電流分布Ｉは、給電部２３０で電流値が最大となり、線路部２１０の両端で０となることを示している。また、給電部２３０から電力が供給されることによって電流ベクトルＶＩが発生し、当該電流ベクトルＶＩは、線路部２１０に沿って平行である。なお、当該電流ベクトルＶＩの向きおよび大きさは時間と共に変化する。
　そして、線路部２１０に流れる電流によって電磁界エネルギーが放射される。図３（ｂ）は、標準的なダイポールアンテナ２００の放射指向性を示す図である。ただし、当該放射指向性は、大地から無限に離れた自由空間における放射指向性である。図３（ｂ）に示すように、標準的なダイポールアンテナ２００の放射指向性は、線路部２１０を含む水平面（ｘｙ平面）、および線路部２１０を含む鉛直平面（ｘｚ平面）では、線路部２１０の延長方向に電波は放射されず、給電部２３０から線路部２１０に垂直方向に最大となる８の字状の放射パターンとなる。また、線路部２１０に垂直方向の鉛直平面（ｙｚ平面）では、給電部２３０を中心とした円周状の放射パターンとなり無指向性となる。
　次に、本発明の第１の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ特性について説明する。図４は、折り返しダイポールアンテナ１００の電流分布および放射指向性を示す図である。折り返しダイポールアンテナ１００は、周波数ｆで共振すると仮定すると、当該周波数ｆは、折り返しダイポールアンテナ１００が送受信する電波の波長λ、および光速ｃを用いて、下記の（数２）のように算出することができる。
　　ｆ＝ｃ／λ　　・・・（数２）
　ここで、折り返しダイポールアンテナ１００は、上述した標準的なダイポールアンテナ２００と同様の動作として、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１（＝λ／２未満）を用いて、周波数ｆ１＝ｃ／（２×Ｌ１）で共振する。
　さらに、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１は、λ／２未満であって（例えば、λ／３程度）、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１に、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を加算したアンテナ実効長Ｌを、下記の（数３）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００が送受信する電波の波長λ／２とほぼ等しくする。
　　Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２×２
　　　≒λ／２　　　　　　・・・（数３）
　その結果、（数２）および（数３）より、折り返しダイポールアンテナ１００は、周波数ｆ２＝ｃ／（２×Ｌ）でも共振する。ここで、折り返しダイポールアンテナ１００と、図３に示した標準的なダイポールアンテナ２００とを比較してみると、折り返しダイポールアンテナ１００は、標準的なダイポールアンテナ２００が共振する周波数ｆ０と同一周波数ｆ２で共振することになる。
　図４（ａ）に示す電流分布は、図３（ａ）に示す電流分布Ｉと同様に、給電部１３０で電流値が最大となり、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の両端で０となることを示している。また、給電部１３０から電力が供給されることによって第１の電流ベクトルＶＩ１が発生し、当該第１の電流ベクトルＶＩ１は、第１の平行線路部１１０に沿って平行である。なお、当該第１の電流ベクトルＶＩ１の向きおよび大きさは時間と共に変化する。
　そして、第２の平行線路部１２０に流れる第２の電流ベクトルＶＩ２は、第１の電流ベクトルＶＩ１と同位相となる。第１の平行線路部１１０に流れる第１の電流ベクトルＶＩ１、および第２の平行線路部１２０に流れる第２の電流ベクトルＶＩ２によって電磁界エネルギーが放射される。図４（ｂ）は、折り返しダイポールアンテナ１００の放射指向性を示す図である。折り返しダイポールアンテナ１００の放射指向性は、第１の平行線路部１１０に流れる第１の電流ベクトルＶＩ１と、第２の平行線路部１２０に流れる第２の電流ベクトルＶＩ２とが同位相である。このため、図４（ｂ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００の放射指向性は、図３（ｂ）に示した標準的なダイポールアンテナ２００の放射指向性と同様に、ｘｙ平面およびｘｚ平面では、第１の平行線路部１１０の延長方向には電波は放射されず、給電部１３０から第１の平行線路部１１０に垂直方向に最大となる８の字状の放射パターンとなる。また、ｙｚ平面では、給電部１３０を中心とした円周状の放射パターンとなり無指向性となる。
　このように、折り返しダイポールアンテナ１００は、標準的なダイポールアンテナ２００が共振する周波数ｆ０と同一周波数ｆ２で共振し、折り返しダイポールアンテナ１００の長手方向の長さＬ１を、標準的なダイポールアンテナ２００の長手方向の長さＬ０より短くしても、標準的なダイポールアンテナ２００と同程度のアンテナ特性を確保することができる。
　さらに、折り返しダイポールアンテナ１００の電流分布および放射指向性について、所定条件の下で行ったシミュレーションおよび電波暗室内での実機実験について説明する。ここで、折り返しダイポールアンテナ１００が送受信する電波の波長λ＝５００［ｍｍ］であって、周波数ｆ＝ｃ／λ＝６００［ＭＨｚ］であるとする。図５は、基本的な折り返しダイポールアンテナ１００の形状を示す図である。図５において、折り返しダイポールアンテナ１００は、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１を１８０［ｍｍ］、両端接続部１４１および１４２それぞれの長さを２０［ｍｍ］、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を３０［ｍｍ］として設定されている。
　ここで、折り返しダイポールアンテナ１００が送受信する電波の波長λ＝５００［ｍｍ］であって、周波数ｆ＝６００［ＭＨｚ］である場合、上述した（数３）より、アンテナ実効長Ｌ≒２５０［ｍｍ］と設定される必要があるが、実際は、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１を１８０［ｍｍ］、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を３０［ｍｍ］として、アンテナ実効長Ｌ＝２４０［ｍｍ］と設定している。
　これは、アンテナ線路中の伝播速度は、真空中（≒空中）の伝播速度よりも遅いため、実際にアンテナ実効長Ｌを設計する場合、短縮率を考慮する必要があるためである。短縮率とは、エレメントを短縮する比率であって、アンテナ線路中の電波の波長が空中よりも短くなるため、１．０以下の数値で表される。ここで、例えば、短縮率を０．９５とすると、アンテナ実効長Ｌは、下記の（数４）を用いて算出される。
　　Ｌ＝０．９５×（λ／２）　　・・・（数４）
　したがって、波長λ＝５００［ｍｍ］である場合、（数４）より、アンテナ実効長Ｌ≒２４０［ｍｍ］と設定されることになる。
　図６は、折り返しダイポールアンテナ１００の電流分布および放射指向性に関するシミュレーション結果を示す図である。図６（ａ）において、折り返しダイポールアンテナ１００の電流分布は、矢印が大きい程、電流値が大きいことを示している。さらに、図６（ｂ）において、折り返しダイポールアンテナ１００の放射指向性は、第１の平行線路部１１０に流れる第１の電流ベクトルＶＩ１と、第２の平行線路部１２０に流れる第２の電流ベクトルＶＩ２とが同位相であるため、ｘｙ平面およびｘｚ平面では、第１の平行線路部１１０の延長方向には電波は放射されず、給電部１３０から第１の平行線路部１１０に垂直方向に最大となる８の字状の放射パターンとなっている。また、ｙｚ平面では、給電部１３０を中心とした円周状の放射パターンとなり無指向性となっている。
　図７は、折り返しダイポールアンテナ１００の放射指向性に関する実機実験結果を示す図である。図７において、折り返しダイポールアンテナ１００の放射指向性は、図６（ｂ）に示したシミュレーション結果と同様に、ｘｙ平面およびｘｚ平面では、第１の平行線路部１１０の延長方向には電波は放射されず、給電部１３０から第１の平行線路部１１０に垂直方向に最大となる８の字状の放射パターンとなっている。また、ｙｚ平面では、給電部１３０を中心とした円周状の放射パターンとなり無指向性となっている。なお、ｘｙ平面およびｘｚ平面（水平偏波）の放射指向性のピーク値は、ｙｚ平面（垂直偏波）の放射指向性のピーク値よりも大きくなっている。これは、実機実験での測定の際に、垂直偏波にマイナスの補正を掛けているためである。
　なお、ここでは、折り返しダイポールアンテナ１００が送受信する電波の波長λ＝５００［ｍｍ］であって、共振周波数ｆ＝６００［ＭＨｚ］である場合について、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１を１８０［ｍｍ］、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を３０［ｍｍ］と設定していたが、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を変化させて、折り返しダイポールアンテナ１００の電流分布および放射指向性について、シミュレーションおよび実機実験を行った。
　図８は、折り返しダイポールアンテナ１００における突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２に対する、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得変化量を示す図である。図８において、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２が０［ｍｍ］である場合、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得を０［ｄＢ］として、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２に対する折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得変化量を示している。
　図８に示すように、シミュレーション結果および実機実験結果共に、突起部の長さが長い程、アンテナ利得が良化している。特に、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２が３０［ｍｍ］の場合、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得は、実機実験結果で５［ｄＢ］、およびシミュレーション結果で４［ｄＢ］であって、最良の利得効果を奏している。
　上述したシミュレーションおよび実機実験では、折り返しダイポールアンテナ１００が送受信する電波の波長λ＝５００［ｍｍ］、共振周波数ｆ＝６００［ＭＨｚ］であって、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１を１８０［ｍｍ］である場合について、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を変化させて、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得変化量を比較した。次に、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１と、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２との関係について、詳細に説明する。
　図９は、折り返しダイポールアンテナ１００における突起部１５１および１５２の割合に対する、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得変化量を示す図である。ここで、折り返しダイポールアンテナ１００における突起部１５１および１５２の割合とは、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の長さＬ１に、突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を加算したアンテナ実効長Ｌに対する、突起部１５１および１５２の長さ（Ｌ２×２）の割合である。アンテナ実効長に対する突起部の割合ｒ［％］は、アンテナ実効長Ｌおよび突起部１５１および１５２それぞれの長さＬ２を用いて、下記の（数５）のように算出することができる。
　　ｒ＝２×（Ｌ２／Ｌ）　　・・・（数５）
　図９に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得は、アンテナ実効長に対する突起部の割合ｒについて、０＜ｒ＜３５を満たす範囲では、ｒ＝０［％］の場合（突起部がない場合）と比較して、同程度以上のアンテナ利得を確保できている。特に、アンテナ実効長に対する突起部の割合ｒ＝２５［％］前後において、最良の利得効果を奏している。また、アンテナ実効長に対する突起部の割合ｒ＝４０［％］以下（１つの突起部の割合は２０［％］以下）であれば、ｒ＝０［％］の場合（突起部がない場合）と比較して、同程度のアンテナ利得を確保できていると言える。
　以上のように、本発明の第１の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ１００によれば、折り返しダイポールアンテナ１００の長手方向のサイズを小さくしつつ、標準的なダイポールアンテナ２００と同程度のアンテナ特性を確保することができる。
　なお、折り返しダイポールアンテナ１００では、折り返しダイポールアンテナ１００の短手方向に、突起部１５１および１５２を有している。しかしながら、従来技術におけるダイポールアンテナでは、当該短手方向には、給電回路を配置したり、第１の平行線路部１１０とＧＮＤとの距離を確保したりするために必要なエリアであり、折り返しダイポールアンテナ１００において、当該短手方向にサイズが拡大したわけではない。
　さらに、折り返しダイポールアンテナ１００では、突起部１５１および１５２は、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０と同一平面上であるため、容易に設計および実装することができ、その結果、コスト削減に繋がる。
　また、本実施形態で示した折り返しダイポールアンテナ１００では、第１の平行線路部１１０と、第２の平行線路部１２０と、両端接続部１４１および１４２と、突起部１５１および１５２とは、同一の線路幅であったが、これに限定されるものではなく、例えば、各部における線路幅を太くしても構わない。図１０は、各部における線路幅を太くした折り返しダイポールアンテナのバリエーションを示す図である。
　図１０（ａ）に示す折り返しダイポールアンテナは、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、突起部１５１および１５２に代えて、突起部１５１および１５２の線路幅を太くした突起部１５３および１５４を備える。
　図１０（ｂ）に示す折り返しダイポールアンテナは、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０に代えて、第１の平行線路部１１０および第２の平行線路部１２０の線路幅を太くした第１の平行線路部１１１および第２の平行線路部１２１を備える。
　図１０（ｃ）に示す折り返しダイポールアンテナは、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、両端接続部１４１および１４２に代えて、両端接続部１４１および１４２の線路幅を太くした両端接続部１４３および１４４を備える。
　図１０（ｄ）に示す折り返しダイポールアンテナは、図１０（ａ）～（ｃ）に示す折り返しダイポールアンテナを組み合わせて、全ての線路幅が太い第１の平行線路部１１１および第２の平行線路部１２１と、両端接続部１４３および１４４と、突起部１５３および１５４とを備える。なお、線路幅を太くする構成素子の組み合わせは、図１０（ｄ）に示す折り返しダイポールアンテナに限定されるものではなく、その他任意の組み合わせでも構わない。
　このように、線路幅を太くする折り返しダイポールアンテナによれば、アンテナの容量成分が増加し、共振の鋭さを示すＱ値（Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｆａｃｔｏｒ）が小さくなるため、共振周波数がブロードとなりアンテナの帯域を広げることができる。
　さらに、本実施形態で示した折り返しダイポールアンテナ１００において、第１の平行線路部１１０と第２の平行線路部１２０とを異なる線路幅にしても構わない。図１１は、第１の平行線路部と第２の平行線路部とを異なる線路幅にした折り返しダイポールアンテナのバリエーションを示す図である。
　図１１（ａ）に示す折り返しダイポールアンテナは、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、第１の平行線路部１１０に代えて、第１の平行線路部１１０の線路幅を太くした第１の平行線路部１１１を備える。例えば、第１の平行線路部１１１の線路幅は、３０［ｍｍ］程度とする。
　図１１（ｂ）に示す折り返しダイポールアンテナは、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、第２の平行線路部１２０に代えて、第２の平行線路部１２０の線路幅を太くした第２の平行線路部１２１を備える。
　このように、第１の平行線路部と第２の平行線路部とを異なる線路幅にした折り返しダイポールアンテナによれば、アンテナ特性インピーダンスが変化するため、アンテナ素子形状に基づいて最適なインピーダンス値に調整し、インピーダンス不整合による損失を抑止することができる。
　＜第１の実施形態の変形例１＞
　図１２は、本発明の第１の実施形態の変形例１に係る折り返しダイポールアンテナ１００１の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。アンテナ利得の変化はシミュレーションにより求めた。図１２（ａ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００１は、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、突起部１５１および１５２がそれぞれ第１の平行線路部１１０の両端から給電部１３０側に距離Ｘ１［ｍｍ］だけ移動している。
　図１２（ｂ）に示すように、距離Ｘ１が大きい程、つまり、突起部１５１および１５２がそれぞれ第１の平行線路部１１０の両端から給電部１３０側に移動する程、折り返しダイポールアンテナ１００１のアンテナ利得は、悪化している。ここで、折り返しダイポールアンテナ１００１において、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、距離Ｘ１≦２０［ｍｍ］の場合、アンテナ利得の悪化量は、０．５［ｄＢ］以内である。したがって、突起部１５１および１５２がそれぞれ第１の平行線路部１１０の両端から給電部１３０側に距離Ｘ１≦２０［ｍｍ］だけ移動している折り返しダイポールアンテナ１００１の構成であれば、標準的なダイポールアンテナ２００と同程度のアンテナ特性を確保できていると言える。
　＜第１の実施形態の変形例２＞
　図１３は、本発明の第１の実施形態の変形例２に係る折り返しダイポールアンテナ１００２の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。アンテナ利得の変化はシミュレーションにより求めた。図１３（ａ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００２は、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、突起部１５１および１５２がそれぞれ第１の平行線路部１１０に対して垂直方向から角度Ｘ２［度］だけ傾いている。なお、角度Ｘ２は、給電部１３０側と反対方向への傾きをプラス（図１３の実線で示す）、および給電部１３０側への傾きをマイナス（図１３の点線で示す）とする。
　図１３（ｂ）に示すように、マイナス方向への角度Ｘ２が大きい程、つまり、突起部１５１および１５２がそれぞれ給電部１３０側へ傾く程、折り返しダイポールアンテナ１００２のアンテナ利得は、悪化している。ここで、折り返しダイポールアンテナ１００２において、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、角度Ｘ２≧－３０［度］の場合、アンテナ利得の悪化量は、０．５［ｄＢ］以内である。したがって、突起部１５１および１５２がそれぞれ給電部１３０側に角度Ｘ２≧－３０［度］だけ傾いている折り返しダイポールアンテナ１００２の構成であれば、標準的なダイポールアンテナ２００と同程度のアンテナ特性を確保できていると言える。
　＜第１の実施形態の変形例３＞
　図１４は、本発明の第１の実施形態の変形例３に係る折り返しダイポールアンテナ１００３の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。アンテナ利得の変化はシミュレーションにより求めた。図１４（ａ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００３は、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、突起部１５１および１５２を構成する素子数Ｘ３を増加させている。なお、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００において、突起部１５１および１５２それぞれは、素子数Ｘ３＝１［本］である。
　図１４（ｂ）に示すように、素子数Ｘ３を増加させても、折り返しダイポールアンテナ１００３のアンテナ利得は、ほとんど変化がない。したがって、突起部１５１および１５２を複数の素子で構成した折り返しダイポールアンテナ１００３では、標準的なダイポールアンテナ２００と同程度のアンテナ特性を確保できていると言える。
　＜第１の実施形態の変形例４＞
　図１５は、本発明の第１の実施形態の変形例４に係る折り返しダイポールアンテナ１００４の構成、およびそのアンテナ利得変化量を示す図である。アンテナ利得の変化はシミュレーションにより求めた。図１５（ａ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００４は、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、突起部１５１および１５２がそれぞれ折り返しダイポールアンテナ１００４の長手方向の間隔Ｘ４［ｍｍ］を有するループ形状になっている。
　図１５（ｂ）に示すように、突起部１５１および１５２が有するループ形状において、折り返しダイポールアンテナ１００４の長手方向の間隔Ｘ４が大きい程、つまり、突起部１５１および１５２が有するループ形状の一端が給電部１３０に接近する程、折り返しダイポールアンテナ１００４のアンテナ利得は、良化している。特に、折り返しダイポールアンテナ１００４のアンテナ利得は、第１の平行線路部１１０の長さ１８０［ｍｍ］に対してループ形状の長手方向の間隔Ｘ４＝７０［ｍｍ］の場合、最良の利得効果を奏している。
　＜第１の実施形態の変形例５＞
　図１６は、本発明の第１の実施形態の変形例５に係る折り返しダイポールアンテナ１００５の構成を示す図である。図１６に示すように、折り返しダイポールアンテナ１００５は、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００と比較して、第２の平行線路部１２０側に、突起部１５１および１５２と同様の突起部１６１および１６２を備えている。
　折り返しダイポールアンテナ１００５は、突起部１６１および１６２を備えるため、短手方向のアンテナサイズが大きくなる。また、折り返しダイポールアンテナ１００５のアンテナ利得は、図１および図５に示した折り返しダイポールアンテナ１００のアンテナ利得より１．０［ｄＢ］以上悪化してしまう。したがって、折り返しダイポールアンテナにおける突起部は、突起部１５１および１５２のように、第１の平行線路部１１０から第２の平行線路部１２０と反対方向にだけ有する構成が望ましい。
　＜第２の実施形態＞
　図１７は、本発明の第２の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ３００の構成を示す図である。図１７において、折り返しダイポールアンテナ３００は、第１のミアンダ線路部３１０と、第２のミアンダ線路部３２０と、給電部３３０と、２つの両端接続部３４１および３４２と、２つの突起部３５１および３５２とを備える。
　第１のミアンダ線路部３１０と第２のミアンダ線路部３２０とは、互いに略平行に配置されている。給電部３３０は、第１のミアンダ線路部３１０に接続されており、電波の電力を供給する。なお、第１のミアンダ線路部３１０、および第２のミアンダ線路部３２０は、図１７に示すように、複数回折り曲げられたミアンダ形状を有する素子である。
　さらに、第１のミアンダ線路部３１０と第２のミアンダ線路部３２０との両端は、それぞれ両端接続部３４１および３４２によって接続されている。
　突起部３５１および３５２は、第１のミアンダ線路部３１０および第２のミアンダ線路部３２０と同一平面上（図１７に示すｚｘ平面）にあって、第１のミアンダ線路部３１０の両端とそれぞれ両端接続部３４１および３４２との接続点から第２のミアンダ線路部３２０と反対方向に突起している（突起方向）。なお、ここでは、図１７に示すように、突起部３５１および３５２は直線形状であって、突起方向は第１のミアンダ線路部３１０に対して垂直方向である。
　そして、第１のミアンダ線路部３１０および第２のミアンダ線路部３２０の折り返しダイポールアンテナ３００の長手方向（図１７に示すｘ軸方向）の長さは、Ｌ３であって、突起部３５１および３５２の突起方向（図１７に示すｚ軸方向）の長さは、Ｌ４であるものとする。ここで、Ｌ３は、折り返しダイポールアンテナ３００が送受信する電波の波長λの１／２未満である。
　以下、折り返しダイポールアンテナ３００の動作について、詳しく説明する。
　図１８は、折り返しダイポールアンテナ３００の電流分布および放射指向性を示す図である。折り返しダイポールアンテナ３００は、周波数ｆで共振すると仮定すると、当該周波数ｆは、折り返しダイポールアンテナ３００が送受信する電波の波長λ、および光速ｃを用いて、上述した（数２）のように算出することができる。
　なお、第１のミアンダ線路部３１０および第２のミアンダ線路部３２０を直線状に伸ばした線路長Ｌ５は、波長λの１／２未満である。ここで、折り返しダイポールアンテナ３００は、上述した標準的なダイポールアンテナ２００と同様の動作として、第１のミアンダ線路部３１０および第２のミアンダ線路部３２０の線路長Ｌ５（＝λ／２未満）を用いて、周波数ｆ３＝ｃ／（２×Ｌ５）で共振する。
　さらに、第１のミアンダ線路部３１０および第２のミアンダ線路部３２０の線路長Ｌ５に、突起部３５１および３５２それぞれの長さＬ４を加算したアンテナ実効長Ｌを、下記の（数６）に示すように、折り返しダイポールアンテナ３００が送受信する電波の波長λ／２とほぼ等しくする。
　　Ｌ＝Ｌ５＋Ｌ４×２
　　　≒λ／２　　　　　　・・・（数６）
　その結果、（数２）および（数６）より、折り返しダイポールアンテナ３００は、周波数ｆ４＝ｃ／（２×Ｌ）でも共振する。ここで、折り返しダイポールアンテナ３００と、図３に示した標準的なダイポールアンテナ２００とを比較してみると、折り返しダイポールアンテナ３００は、標準的なダイポールアンテナ２００が共振する周波数ｆ０と同一周波数ｆ４で共振することになる。
　図１８（ａ）に示す電流分布は、図３（ａ）に示す電流分布Ｉと同様に、給電部３３０で電流値が最大となり、第１のミアンダ線路部３１０および第２のミアンダ線路部３２０の両端で０となることを示している。また、給電部３３０から電力が供給されることによって第３の電流ベクトルＶＩ３が発生し、当該第３の電流ベクトルＶＩ３は、第１のミアンダ線路部３１０に沿って平行である。なお、当該第３の電流ベクトルＶＩ３の向きおよび大きさは時間と共に変化する。
　そして、第２のミアンダ線路部３２０に流れる第４の電流ベクトルＶＩ４は、第３の電流ベクトルＶＩ３と同位相となる。第１のミアンダ線路部３１０に流れる第３の電流ベクトルＶＩ３、および第２のミアンダ線路部３２０に流れる第４の電流ベクトルＶＩ４によって電磁界エネルギーが放射される。図１８（ｂ）は、折り返しダイポールアンテナ３００の放射指向性を示す図である。折り返しダイポールアンテナ３００の放射指向性は、第１のミアンダ線路部３１０に流れる第３の電流ベクトルＶＩ３と、第２のミアンダ線路部３２０に流れる第４の電流ベクトルＶＩ４とが同位相である。このため、図１８（ｂ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ３００の放射指向性は、図３（ｂ）に示した標準的なダイポールアンテナ２００の放射指向性と同様に、ｘｙ平面およびｘｚ平面では、第１のミアンダ線路部３１０の延長方向には電波は放射されず、給電部３３０から第１のミアンダ線路部３１０に垂直方向に最大となる８の字状の放射パターンとなる。また、ｙｚ平面では、給電部３３０を中心とした円周状の放射パターンとなり無指向性となる。
　以上のように、本発明の第２の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ３００によれば、第１のミアンダ線路部３１０および第２のミアンダ線路部３２０を備えることによって、折り返しダイポールアンテナ３００の長手方向の長さＬ３を、本発明の第１の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ１００の長手方向の長さＬ１よりも短くすることができ、かつ、標準的なダイポールアンテナ２００が共振する周波数ｆ０と同一周波数ｆ４で共振し、標準的なダイポールアンテナ２００と同程度のアンテナ特性を確保することができる。
　なお、本実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ３００において、本発明の第１の実施形態で述べたように、各部における線路幅を太くしても構わない。
　また、本実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ３００において、本発明の第１の実施形態で述べた各変形例を組み合わせても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
　＜第３の実施形態＞
　図１９は、本発明の第３の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ４００の構成を示す図である。図１９において、折り返しダイポールアンテナ４００は、第１の平行線路部４１０と、第２の平行線路部４２０と、給電部４３０と、２つの両端接続部４４１および４４２と、２つのミアンダ突起部４５１および４５２とを備える。
　第１の平行線路部４１０と第２の平行線路部４２０とは、互いに略平行に配置されている。給電部４３０は、第１の平行線路部４１０に接続されており、電波の電力を供給する。
　さらに、第１の平行線路部４１０と第２の平行線路部４２０と両端は、それぞれ両端接続部４４１および４４２によって接続されている。
　ミアンダ突起部４５１および４５２は、第１の平行線路部４１０および第２の平行線路部４２０と同一平面上（図１９に示すｚｘ平面）にあって、第１の平行線路部４１０の両端とそれぞれ両端接続部４４１および４４２との接続点から第２の平行線路部４２０と反対方向に突起している（突起方向）。なお、ここでは、図１９に示すように、ミアンダ突起部４５１および４５２は、複数回折り曲げられたミアンダ形状であって、突起方向は第１の平行線路部４１０に対して垂直方向である。
　そして、第１の平行線路部４１０および第２の平行線路部４２０の折り返しダイポールアンテナ４００の長手方向（図１９に示すｘ軸方向）の長さは、Ｌ６であって、ミアンダ突起部４５１および４５２の突起方向（図１９に示すｚ軸方向）の長さは、Ｌ７であるものとする。ここで、Ｌ６は、折り返しダイポールアンテナ３００が送受信する電波の波長λの１／２未満である。
　以下、折り返しダイポールアンテナ４００の動作について、詳しく説明する。
　図２０は、折り返しダイポールアンテナ４００の電流分布および放射指向性を示す図である。折り返しダイポールアンテナ４００は、周波数ｆで共振すると仮定すると、当該周波数ｆは、折り返しダイポールアンテナ４００が送受信する電波の波長λ、および光速ｃを用いて、上述した（数２）のように算出することができる。
　ここで、折り返しダイポールアンテナ４００は、上述した標準的なダイポールアンテナ２００と同様の動作として、第１の平行線路部４１０および第２の平行線路部４２０の長さＬ６（＝λ／２未満）を用いて、周波数ｆ５＝ｃ／（２×Ｌ６）で共振する。
　さらに、第１の平行線路部４１０および第２の平行線路部４２０の長さＬ６は、λ／２未満であって（例えば、λ／３程度）、第１の平行線路部４１０および第２の平行線路部４２０の長さＬ６に、ミアンダ突起部４５１および４５２を直線状に伸ばした線路長Ｌ８を加算したアンテナ実効長Ｌを、下記の（数７）に示すように、折り返しダイポールアンテナ４００が送受信する電波の波長λ／２とほぼ等しくする。
　　Ｌ＝Ｌ６＋Ｌ８×２
　　　≒λ／２　　　　　　・・・（数７）
　その結果、（数２）および（数７）より、折り返しダイポールアンテナ４００は、周波数ｆ６＝ｃ／（２×Ｌ）でも共振する。ここで、折り返しダイポールアンテナ４００と、図３に示した標準的なダイポールアンテナ２００とを比較してみると、折り返しダイポールアンテナ４００は、標準的なダイポールアンテナ２００が共振する周波数ｆ０と同一周波数ｆ６で共振することになる。
　図２０（ａ）に示す電流分布は、図３（ａ）に示す電流分布Ｉと同様に、給電部４３０で電流値が最大となり、第１の平行線路部４１０および第２の平行線路部４２０の両端で０となることを示している。また、給電部４３０から電力が供給されることによって第５の電流ベクトルＶＩ５が発生し、当該第５の電流ベクトルＶＩ５は、第１の平行線路部４１０に沿って平行である。なお、当該第５の電流ベクトルＶＩ５の向きおよび大きさは時間と共に変化する。
　そして、第２の平行線路部４２０に流れる第６の電流ベクトルＶＩ６は、第５の電流ベクトルＶＩ５と同位相となる。第１の平行線路部４１０に流れる第５の電流ベクトルＶＩ５、および第２の平行線路部４２０に流れる第６の電流ベクトルＶＩ６によって電磁界エネルギーが放射される。図２０（ｂ）は、折り返しダイポールアンテナ４００の放射指向性を示す図である。折り返しダイポールアンテナ４００の放射指向性は、第１の平行線路部４１０に流れる第５の電流ベクトルＶＩ５と、第２の平行線路部４２０に流れる第６の電流ベクトルＶＩ６とが同位相である。このため、図２０（ｂ）に示すように、折り返しダイポールアンテナ４００の放射指向性は、図３（ｂ）に示した標準的なダイポールアンテナ２００の放射指向性と同様に、ｘｙ平面およびｘｚ平面では、第１の平行線路部４１０の延長方向には電波は放射されず、給電部４３０から第１の平行線路部４１０に垂直方向に最大となる８の字状の放射パターンとなる。また、ｙｚ平面では、給電部４３０を中心とした円周状の放射パターンとなり無指向性となる。
　以上のように、本発明の第３の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ４００によれば、２つのミアンダ突起部４５１および４５２を備えることによって、折り返しダイポールアンテナ４００の短手方向の長さＬ７を、本発明の第１の実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ１００の短手方向の長さＬ２よりも短くすることができ、かつ、標準的なダイポールアンテナ２００が共振する周波数ｆ０と同一周波数ｆ６で共振し、標準的なダイポールアンテナ２００と同程度のアンテナ特性を確保することができる。
　なお、本実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ４００において、本発明の第１の実施形態で述べたように、各部における線路幅を太くしても構わない。
　また、本実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ４００において、本発明の第１の実施形態で述べた各変形例を組み合わせても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
　さらに、本実施形態に係る折り返しダイポールアンテナ４００において、本発明の第２の実施形態で述べたように、第１の平行線路部４１０および第２の平行線路部４２０をミアンダ形状に変換して用いることによって、ダイポールアンテナ４００の長手方向のサイズを、さらに小さくすることもできる。
　なお、本発明の第１～第３の実施形態では、主に、放射指向性について説明しているが、アンテナは、一般的に、送信アンテナとして機能する場合と、受信アンテナとして機能する場合とで同様の特性を有する。つまり、放射利得が高いアンテナでは受信利得も高くなり、放射指向性が広いアンテナでは受信指向性も広くなる。
　また、本発明の第１～第３の実施形態では、折り返しダイポールアンテナは、所定の波長を有する電波を送信および受信する送受信アンテナとして機能するものとして説明した。しかし、本発明の折り返しダイポールアンテナは、必ずしも送受信機能を備える必要はなく、所定の波長を有する電波を送信する送信機能のみを備える送信アンテナ、または所定の波長を有する電波を受信する受信機能のみを備える受信アンテナであっても構わない。
　本発明は、標準的なダイポールアンテナと同程度のアンテナ特性を有する折り返しダイポールアンテナをポータブル無線送受信機などに内蔵するため、特に、小型化が必要なポータブル無線送受信機などに有用である。
　１００、３００、４００、１００１、１００２、１００３、１００４　　折り返しダイポールアンテナ
　１１０、１１１、１２０、１２１、４１０、４２０　　平行線路部
　１３０、２３０、３３０、４３０　　給電部
　１４１、１４２、１４３、１４４、３４１、３４２、４４１、４４２　　両端接続部
　１５１、１５２、１５３、１５４、１６１、１６２、３５１、３５２　　突起部
　２００　　ダイポールアンテナ
　２１０　　線路部
　３１０、３２０　　ミアンダ線路部
　４５１、４５２　　ミアンダ突起部
　９００　　携帯無線通信装置
　９０１　　筺体
　９０２　　ダイポールアンテナ
　９０３　　給電手段
　９０４　　対向素子
　９０５　　受話器
　９１０　　放射指向性
　Ａ９１　　対称軸
　ＶＩ、ＶＩ１、ＶＩ２、ＶＩ３、ＶＩ４、ＶＩ５、ＶＩ６　　電流ベクトル
　Ｉ、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６　　電流分布
　Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７　　長さ
　Ｌ５、Ｌ８　　線路長
　Ｌ　　アンテナ実効長
　Ｘ１　　距離
　Ｘ２　　角度
　Ｘ３　　素子数
　Ｘ４　　間隔

Claims (12)

  1. 　所定の波長を有する電波を送信または受信の少なくともいずれか一方をする折り返しダイポールアンテナであって、
    　長さが前記波長の１／２未満であって、互いに略平行に配置された第１および第２の平行線路部と、
    　前記第１の平行線路部に接続され、前記電波の電力を供給する給電部と、
    　前記第１および第２の平行線路部の近接する端をそれぞれ接続する２つの両端接続部と、
    　前記第１の平行線路部から前記第２の平行線路部に向かう方向と反対方向である突起方向に前記第１の平行線路部から突起した２つの突起部とを備える、折り返しダイポールアンテナ。
  2. 　前記各突起部は、前記第１の平行線路部の中心からみて対称構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の折り返しダイポールアンテナ。
  3. 　前記各突起部は、前記第１の平行線路部と前記両端接続部との接続点から突起することを特徴とする、請求項１～２のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  4. 　前記各突起部は、前記第１の平行線路部に対して垂直方向に突起することを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  5. 　前記各突起部は、直線形状であることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  6. 　前記各突起部は、ループ形状であることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  7. 　前記各突起部は、ミアンダ形状であることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  8. 　前記第１および第２の平行線路部は、ミアンダ形状であることを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  9. 　前記第１および第２の平行線路部と、前記両端接続部と、前記突起部とのうち、少なくとも１つの部は、他の部よりも線路幅が太いことを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  10. 　前記第１の平行線路部と第２の平行線路部とは、互いに異なる線路であることを特徴とする、請求項１～９のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  11. 　前記第１の平行線路部の線路長に、前記第１の平行線路部から前記突起方向への長さである突起長を加算したアンテナ実効長は、前記波長の１／２であることを特徴とする、請求項１～１０のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
  12. 　前記各突起部における前記第１の平行線路部から前記突起方向への長さである突起長は、前記第１の平行線路部の線路長に当該各突起部における突起長を加算したアンテナ実効長に対して２０％以下であることを特徴とする、請求項１～１１のいずれかに記載の折り返しダイポールアンテナ。
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