WO2014126040A2 - ループアンテナ - Google Patents

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WO2014126040A2
WO2014126040A2 PCT/JP2014/053037 JP2014053037W WO2014126040A2 WO 2014126040 A2 WO2014126040 A2 WO 2014126040A2 JP 2014053037 W JP2014053037 W JP 2014053037W WO 2014126040 A2 WO2014126040 A2 WO 2014126040A2
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WO
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antenna
loop antenna
loop
antenna element
conductor
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PCT/JP2014/053037
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WO2014126040A3 (ja
Inventor
真由美 松永
Original Assignee
国立大学法人 愛媛大学
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Publication date
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Priority to JP2015500225A priority Critical patent/JP6233937B2/ja
Publication of WO2014126040A2 publication Critical patent/WO2014126040A2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • the present invention relates to a loop antenna. Specifically, for example, various communication devices for communication by mobile phone communication, GPS, Wi-Fi, Bluetooth (registered trademark), RFID, etc., in particular, mobile communication terminals equipped with a plurality of antennas such as smartphones, or ICs
  • the present invention relates to a small loop antenna suitable for mounting on a tag or the like.
  • a loop antenna that can be used as a directional antenna in the direction of the loop axis and can obtain a higher gain than a half-wave dipole antenna has a relatively high input impedance of about 100 to 200 ⁇ .
  • the loop antenna is, for example, a mobile communication terminal, the impedance that affects the antenna characteristics is likely to fluctuate due to the influence of a metal body such as a housing and a circuit board that are arranged close to the periphery of the antenna space. There were also challenges.
  • this type of loop antenna may be used for comparison so that the features (characteristics) of the present invention can be easily understood.
  • Patent Document 1 discloses a loop antenna in which one loop is formed in two layers and a parasitic element is disposed in the vicinity of the antenna element in order to reduce the antenna impedance and reduce the size. Has been.
  • the conventional loop antennas have the following problems.
  • the loop antenna disclosed in Patent Document 1 has its impedance due to the influence of a metal body such as a housing and a circuit board that are provided in the vicinity of the antenna space, which the loop antenna shown in FIG.
  • a metal body such as a housing and a circuit board that are provided in the vicinity of the antenna space, which the loop antenna shown in FIG.
  • it has not been solved, and in addition, it cannot be said that the size has been sufficiently reduced so that it can be adopted without any problem in a mobile communication terminal or the like.
  • the antenna described in Patent Document 2 can solve the problem that it is difficult to feed power directly from the 50 ⁇ system power feeding circuit of the loop antenna shown in FIG. 1 by providing a parasitic element.
  • this antenna requires a ground plate, and the positional relationship between the ground plate and the antenna element is limited so that the antenna element does not overlap in the direction perpendicular to the plate surface of the ground plate in the vicinity of the side of the ground plate.
  • the space efficiency is poor, which is disadvantageous for downsizing. Therefore, it cannot be said that the antenna is downsized.
  • the present invention was devised in view of the above problems, and provides a loop antenna that can be significantly reduced in size compared to the conventional one without impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics. Objective.
  • the present invention forms a loop on the same plane with a conductor line, and has an antenna element having a projecting portion projecting in all directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape, and feeds power to the antenna element It is a loop antenna provided with the electric power feeding part for.
  • the input impedance can be reduced to about 50 ⁇ .
  • the cross-shaped loop of this antenna element has the same impedance characteristics as a rectangular loop antenna with an input impedance of about 100 ⁇ connected in parallel in two stages by folding the four corners of a square loop antenna inward.
  • the input impedance becomes about 50 ⁇ only by making such a shape, and the impedance characteristic is improved.
  • the radiation characteristics are the same without deterioration as compared with the conventional square loop antenna.
  • the input impedance of the antenna is close to 50 ⁇ as in the case of the loop antenna of the present invention because the power supply line generally has a characteristic impedance of 50 ⁇ .
  • the power supply efficiency is improved.
  • the loop antenna of the present invention has the advantage of the impedance characteristic, so that the antenna element can be downsized as compared with the conventional square loop antenna, and the equivalent antenna characteristic can be obtained.
  • the size of the antenna can be greatly reduced as compared with the conventional one without substantially impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics.
  • antenna area means the area occupied by the outer shape of the antenna element
  • substantially occupied area means the substantial occupied shape of the loop antenna as in each embodiment described later. Means a smallest square area that can enclose the outer shape of the antenna element, for example.
  • the present invention may be configured such that the entire antenna element is disposed on the surface of a dielectric substrate.
  • the strength of the dielectric substrate in other words, the material forming the dielectric substrate is different from the case where the loop antenna alone exists in free space, for example.
  • a strength equivalent to the strength can be imparted to the loop antenna.
  • the dielectric substrate has a wide band gap and has a property of acting as an insulator that does not conduct electricity with respect to a direct current.
  • the dielectric substrate for example, plastic, ceramic, mica, or the like can be used.
  • a method of arranging the antenna element on the surface of the dielectric substrate for example, a method of printing a conductor line, a metal thin film is applied to the entire surface of the dielectric substrate, and a metal thin film other than the portion of the conductor line is removed by etching or the like.
  • a method of printing a conductor line a metal thin film is applied to the entire surface of the dielectric substrate, and a metal thin film other than the portion of the conductor line is removed by etching or the like.
  • etching or the like it is not limited to these methods, and various known means can be employed.
  • the present invention can be configured to have a protruding line that extends the conductor line and is electrically connected to the conductor line.
  • the impedance of the antenna can be further adjusted compared to that of a cruciform antenna element without changing the current distribution in the loop (low frequency range).
  • the radiation characteristics are equivalent.
  • the loop antenna of the present invention can further reduce the size of the antenna element and obtain equivalent antenna characteristics because of the advantage of impedance characteristics.
  • the loop antenna of the present invention can reduce the antenna area of the antenna element as compared with the antenna element having a cruciform shape, and the size of the antenna element remains the same as the cross-shaped aspect ratio (similar).
  • the real occupation area can be reduced by downsizing.
  • the protruding lines are arranged in a portion between adjacent overhanging portions that are arranged side by side or vertically, or diagonally opposite each other.
  • FIG. 38 (a) is an upper horizontal position
  • (b) is a left vertical position
  • (c) is a lower horizontal position
  • (d) is a right vertical position
  • (e) is an upper left and lower right diagonal position.
  • (f) is an oblique position opposite to the upper right and lower left.
  • the diagonally opposite positions of (e) and (f) are more effective.
  • (A) to (d) have the same configuration if the directionality is ignored, and (e) and (f) also have the same configuration if the directionality is ignored.
  • the protruding lines are not limited to two places as described above, and can be provided at all four places.
  • the protruding line may be provided by one or may be two or more.
  • each protruding line may be linear or curved, and various shapes can be adopted.
  • the protruding line may be provided on the same plane as the antenna element, or may be provided three-dimensionally with the same plane and a required angle.
  • the protruding lines are provided, for example, in directions that are close to each other in a linear or curved manner, linearly parallel to each other (when the angles are the same), or directions that are close to each other at various angles (for example, 90 °). Can do.
  • the protruding line can also be disposed between adjacent overhanging portions that are diagonally opposite to each other.
  • the protruding line may have a structure that fits within a region of a substantial occupied area of the antenna element, or may have a structure that does not fit within the region but exits from the region.
  • conductor plates, spiral paths, meandering portions, and the like which will be described later.
  • the present invention provides a projecting line that extends from the conductor line and is electrically connected to the conductor line, and extends from the conductor line of the adjacent projecting portion and is electrically connected to each other. It can be set as the structure which has.
  • a protruding line is provided to extend the length of the conductor line, and the protruding line extends from the conductor line of the adjacent projecting portion and is electrically connected to each other.
  • the antenna impedance is further adjusted (lowered) than that in which no protruding line is electrically connected, and the radiation characteristics are the same.
  • the loop antenna of the present invention can further reduce the size of the antenna element and obtain equivalent antenna characteristics because of the advantage of impedance characteristics.
  • the loop antenna of the present invention can reduce the antenna area of the antenna element compared to the case where the protruding line is not electrically connected, and the antenna element size can be further reduced while maintaining the cross-shaped aspect ratio. By doing so, the substantial occupation area can be reduced.
  • the present invention may be configured to include a conductor plate that is disposed between the adjacent projecting portions on the same plane as the antenna element and is electrically connected to the antenna element.
  • the antenna element functions to further adjust (lower frequency) the impedance of the antenna compared to a cross-shaped one without changing the current distribution in the loop, and radiation
  • the characteristics are equivalent.
  • the loop antenna of the present invention can further reduce the size of the antenna element and obtain equivalent antenna characteristics because of the advantage of impedance characteristics.
  • the conductor plate can make the entire length of the conductor line shorter if the antenna characteristics are assumed to be equal.
  • the loop antenna of the present invention can reduce the antenna area of the antenna element compared to the antenna element having a cruciform shape, and the size of the antenna element can be further reduced while maintaining the cross-shaped aspect ratio.
  • the real occupation area can also be reduced.
  • a conductor board may be called a ground plane (ground board).
  • the entire antenna element is disposed on the front surface of the dielectric substrate, and is disposed on the back surface of the dielectric substrate. It can be set as the structure which has a conductor plate which overlaps through the board
  • the antenna element and the conductor plate are arranged at a predetermined interval via the dielectric substrate, and are electrically connected to each other so that the antenna element has the impedance of the antenna without changing the current distribution in the loop.
  • the loop antenna of the present invention can further reduce the size of the antenna element and obtain equivalent antenna characteristics because of the advantage of impedance characteristics.
  • the conductor plate can make the entire length of the conductor line shorter if the antenna characteristics are assumed to be equal.
  • the loop antenna of the present invention can reduce the antenna area of the antenna element compared to the antenna element having a cruciform shape, and the size of the antenna element can be further reduced while maintaining the cross-shaped aspect ratio.
  • the real occupation area can also be reduced.
  • the present invention that achieves the downsizing which has been a problem by arranging a conductor plate (also referred to as a ground plane) in the vicinity of the antenna element and causing the conductor plate to function as an input impedance adjusting element of the antenna Since it is already in the vicinity of the antenna element, for example, in a mobile communication terminal, even if a metal body (a casing or a circuit board) is disposed close to the conductor plate, there is an impedance that affects the antenna characteristics. Fluctuation can be prevented and deterioration of antenna characteristics (antenna performance) is suppressed.
  • the present invention is formed in a spiral shape that is arranged on the same plane as the antenna element between the protruding portions adjacent to each other, extends the conductor line, and is electrically connected to the conductor line. It is possible to adopt a configuration having a spiral path.
  • the length of the conductor line is extended by providing a spiral path to further adjust the impedance of the antenna compared to that of a cruciform antenna element without changing the current distribution in the loop (low frequency range).
  • the radiation characteristics are equivalent.
  • the loop antenna of the present invention can further reduce the size of the antenna element and obtain equivalent antenna characteristics because of the advantage of impedance characteristics.
  • the loop antenna of the present invention can reduce the antenna area of the antenna element compared to the antenna element having a cruciform shape, and the size of the antenna element can be further reduced while maintaining the cross-shaped aspect ratio.
  • the real occupation area can also be reduced.
  • the present invention may be configured to have a meandering portion that is provided on the same plane as the antenna element and in which the conductor line for extending the conductor line meanders.
  • the impedance of the antenna can be further adjusted compared to that of a cruciform antenna element without changing the current distribution in the loop (low frequency range).
  • the radiation characteristics are equivalent.
  • the loop antenna of the present invention can further reduce the size of the antenna element and obtain equivalent antenna characteristics because of the advantage of impedance characteristics.
  • the loop antenna of the present invention can reduce the antenna area of the antenna element compared to the antenna element having a cruciform shape, and the size of the antenna element can be further reduced while maintaining the cross-shaped aspect ratio.
  • the real occupation area can also be reduced.
  • the meandering portion may be bent, for example, in a sine wave shape or may be bent in a rectangular wave shape.
  • the shape of the meandering portion is not particularly limited, and the meandering portion can be meandered in various shapes.
  • the meandering portion may be provided not only on a part of the conductor line but also on the whole.
  • the present invention provides a conductor line orthogonal to each other so as to form an inner angle among a pair of adjacent projecting parts without passing through the power feeding part and a pair of projecting parts diagonally opposite the projecting part. It is also possible to adopt a configuration in which the side portion of each is formed wider than other conductor lines.
  • the antenna element can have a smaller antenna area and substantially occupied area than a cruciform loop antenna.
  • the present invention forms a loop on the same plane with a conductor line, and has an overhang portion in which the outer shape of the loop projects in a plurality of directions, and is recessed in the same plane direction between the overhang portions.
  • a loop antenna including an antenna element having a concave portion and a power feeding unit for feeding power to the antenna element.
  • the input impedance can be reduced to about 50 ⁇ . That is, the input impedance is reduced and the impedance characteristics are improved only by using such a shape. In addition, the radiation characteristics are the same without deterioration as compared with the conventional square loop antenna.
  • the loop antenna of the present invention has the advantage of the impedance characteristic, so that the antenna element can be downsized as compared with the conventional square loop antenna, and the equivalent antenna characteristic can be obtained.
  • the size of the antenna can be greatly reduced as compared with the conventional one without substantially impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics.
  • the shape of the antenna element of this loop antenna includes a shape in which three or more protruding portions are formed.
  • cross shape for example, three-sided, pentagonal, hexagonal to octagonal, or a shape in which the corners of two squares are partly overlapped (the conductor line is the only part that overlaps the outline) ) And the like.
  • the present invention it is possible to reduce the size of various communication devices or IC tags on which the loop antenna itself is mounted and to reduce a plurality of communication functions such as a smartphone, that is, a plurality of antennas. It is possible to provide a loop antenna that can be mounted on a required small portable communication terminal.
  • the impedance of the antenna can be easily adjusted by changing the width of the line, the dimensions of the overhang, the length of the protruding line, the size of the conductor plate, and the position of the through hole.
  • impedance adjustment by making the shape of the antenna element of the loop antenna a cross or by electrically connecting a protruding line or a conductor plate to the antenna element is the key to downsizing the loop antenna.
  • impedance adjustment by making the shape of the antenna element of the loop antenna a cross or by electrically connecting a protruding line or a conductor plate to the antenna element is the key to downsizing the loop antenna.
  • the “loop” in the present specification and claims represents the shape of the antenna element, and the conductor line is formed so as to represent a ring-shaped body such as a circle, an ellipse, or a rectangle. What you did. Or the closed circuit which can connect the starting point and end point of the conductor line formed similarly through the electric power feeding circuit for electrically feeding an antenna element.
  • the loop is configured such that a conductor line having a predetermined width and thickness is configured to have four projecting portions so that the outer shape has a cross shape, and has four projecting portions. Can be configured.
  • a power feeding portion is provided on the conductor line.
  • the loop antenna of the present invention reduces its input impedance to about 50 ⁇ as it is, and further has the same radiation characteristics but improved impedance characteristics as compared with the conventional square loop antenna, and its Occupied area was reduced.
  • the loop antenna may be formed on the surface of a dielectric substrate having a predetermined dielectric constant.
  • the loop is configured such that a conductor line having a predetermined width and thickness has four projecting portions so that the outer shape is a cross shape, and a power feeding portion is provided on the conductor line.
  • one of the four overhanging portions is adjacent to the adjacent overhanging portion without passing through the pair of feeding portions, and the other overhanging portion adjacent to each other without passing through another set of feeding portions in a point-symmetrical manner with each other.
  • the width of the conductor line to be configured can be made wider than the width of the other conductor lines. This wide conductor line works to adjust the impedance of the antenna (lowering the frequency) without changing the current distribution in the loop, so the length of the four overhangs can be significantly reduced.
  • the loop antenna of the present invention has the same radiation characteristics but improved impedance characteristics as compared with the conventional square loop antenna, and can significantly reduce the occupied area surrounded by the square.
  • the loop antenna may be formed on the surface of a dielectric substrate having a predetermined dielectric constant.
  • the loop is configured such that a conductor line having a predetermined width and thickness has four projecting portions so that the outer shape is a cross shape, and a power feeding portion is provided on the conductor line. Furthermore, the adjacent overhanging portions without passing through the pair of feeding portions in these four overhanging portions and another set of adjacent overhanging portions that are in a point-symmetrical position with respect to them are respectively arranged from their arbitrary locations. It can be configured to have projecting lines that extend opposite to each other so as not to interfere with each other. These projecting lines function to adjust (lower) the impedance of the antenna without changing the current distribution in the loop, so that the lengths of the four overhang portions can be significantly reduced.
  • the loop antenna has the same radiation characteristics but improved impedance characteristics, and significantly reduced the occupied area surrounded by the square.
  • This protruding line works to adjust the impedance of the antenna by opening its tip and adjusting the length, and further connecting the tip to the tip of the opposing protruding line to further improve the impedance. It works to adjust the frequency characteristics.
  • the lengths of the sides forming the four overhang portions may be different in each overhang portion.
  • the loop antenna and the four overhanging portions and the protruding line constituting the loop antenna may be formed on the surface of the dielectric substrate having a predetermined dielectric constant.
  • the projecting portion can also be configured to have protruding lines that extend from the arbitrary locations so as not to interfere with each other. These projecting lines function to adjust (lower) the impedance of the antenna without changing the current distribution in the loop, so that the lengths of the four overhang portions can be significantly reduced.
  • the loop antenna has the same radiation characteristics as the conventional square loop antenna, but the impedance characteristics are improved, and the substantial occupied area surrounded by the square can be remarkably reduced. Further, the loop antenna and the four overhanging portions and the protruding line constituting the loop antenna may be formed on the surface of the dielectric substrate having a predetermined dielectric constant.
  • the loop is configured such that a conductor line having a predetermined width and thickness has four projecting portions so that the outer shape is a cross shape, and a power feeding portion is provided on the conductor line. Further, the adjacent overhangs without passing through one set of the feeding parts in these four overhanging parts and the other overhanging part without passing through another set of feeding parts in a point-symmetrical position with them.
  • the antenna has the same radiation characteristics but improved impedance characteristics, and the substantial occupied area surrounded by the square can be further remarkably reduced.
  • the protruding line is not necessarily provided.
  • the conductor plate may be disposed so as to contain all of the protruding lines and the sides on the protruding portions facing each other.
  • the loop antenna and the four overhang portions, the protruding line, and the conductor plate forming the loop antenna may be formed on the surface of the dielectric substrate having a predetermined dielectric constant.
  • the loop is configured such that a conductor line having a predetermined width and thickness is configured to have four projecting portions so that the outer shape is a cross shape, and has four projecting portions.
  • a portion of the overhanging portion adjacent to the other pair of power feeding portions at the position, the overlapping conductor plates and the respective conductor plates via the dielectric substrate are electrically connected to the adjacent overhanging portions of the respective sets. It can be configured to have a through hole for connection.
  • the loop antenna of the present invention has the same radiation characteristics as the conventional square loop antenna. However, the impedance characteristics were improved, and the substantial occupied area surrounded by the square could be further reduced significantly. Further, at least one or a plurality of through-holes can be formed at any location of a set of overhang portions.
  • the seventh aspect in addition to the sixth aspect, it is possible to configure a protruding line that extends so as to approach from each arbitrary place of each of two sets of two adjacent overhang portions that do not pass through the power feeding portion. .
  • These projecting lines can further adjust the impedance (lower frequency).
  • the loop antenna of the present invention has the same radiation characteristic as the conventional square loop antenna, but the impedance characteristic is It was improved and the substantial occupied area surrounded by the square could be further reduced.
  • the protruding line can be configured to extend in a direction approaching each other from an arbitrary place of each of the other two sets of overhang portions.
  • the through hole can be formed not only in the overhanging portion, but also only in the protruding line, or both.
  • At least one part of the conductor line that forms them in at least an arbitrary part of the four overhang portions has a rectangular shape at least once toward the inside of the overhang portion.
  • a folded meandering portion can be formed. Since this meandering part functions to adjust the impedance of the loop antenna (lowering the frequency) without changing the current distribution in the loop, the length of the four overhanging parts can be further reduced.
  • the loop antenna has the same radiation characteristic as the conventional square loop antenna, but the impedance characteristic is improved, and the substantial occupied area surrounded by the square can be further reduced. Note that a plurality of meandering portions may be diffracted.
  • the loop is configured such that a conductor line having a predetermined width and thickness has four projecting portions so that the outer shape is a cross shape, and has four projecting portions. Configured, and provided with a feeding portion on this conductor line, and further, a pair of adjacent ones in a position symmetrical to the overhanging portions adjacent to each other through a pair of feeding portions in the four overhanging portions.
  • the overhanging portion has a width of each opposing conductor line wider than that of the other conductor lines, and a protruding line extending laterally is provided at an arbitrary part of each overhanging portion, and a spiral is formed at the tip of the protruding line.
  • the spiral conductor lines can be electrically connected, and the spiral conductor lines can be configured not to interfere with each other.
  • These wide conductor lines and the protruding lines connected to a part of each overhang and the spiral conductor lines connected to the tip of the line adjust the impedance of the antenna without changing the current distribution in the loop ( The length of the four overhangs can be further reduced significantly.
  • the loop antenna of the present invention has the same radiation characteristics as the conventional square loop antenna. Although the impedance characteristics were improved, the substantial occupied area surrounded by the square could be further reduced significantly. Further, the loop antenna and the four overhanging portions, the protruding line, and the spiral conductor line constituting the loop antenna may be formed on the surface of the dielectric substrate having a predetermined dielectric constant.
  • the present invention can provide a loop antenna whose size can be significantly reduced as compared with the conventional one without impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics.
  • 1 is a surface view showing a first embodiment of a loop antenna according to the present invention. It is a surface view which shows 2nd Embodiment of the loop antenna which concerns on this invention. It is a surface view which shows 3rd Embodiment of the loop antenna which concerns on this invention. It is a surface view which shows 4th Embodiment of the loop antenna which concerns on this invention. It is a surface view which shows 5th Embodiment of the loop antenna which concerns on this invention. It is a surface view which shows 6th Embodiment of the loop antenna based on this invention. It is a surface view which shows 7th Embodiment of the loop antenna which concerns on this invention.
  • FIG. 16 is a rear view of the loop antenna shown in FIG. 15.
  • FIG. 4 is a graph comparing impedance characteristics which are one of the antenna characteristics of the loop antenna of the first embodiment shown in FIG. 2 and the loop antenna of the second embodiment shown in FIG. 3. It is the graph which compared the impedance characteristic at the time of changing similarly the length of each protrusion line (total four lines) of the loop antenna of 3rd Embodiment shown in FIG.
  • FIG. 10 is a graph comparing impedance characteristics when the dimensions of the protruding portion of the loop antenna of the third embodiment shown in FIG. 4 are changed as shown in FIGS. 7, 8, and 9.
  • 4 is a radiation characteristic (radiation pattern) that is one of the antenna characteristics when the dimensions of the projecting portion of the loop antenna of the third embodiment shown in FIG. 4 are changed as shown in FIGS. Is an absolute gain display). It is the graph which compared the impedance characteristic at the time of changing similarly the length of each protrusion line (total eight lines) of the loop antenna of 9th Embodiment shown in FIG.
  • FIG. 23 is a graph comparing impedance characteristics when the position of the through hole of the loop antenna of the fifteenth embodiment shown in FIG. 17 is changed as shown in FIGS.
  • the loop antenna of the comparative example shown in FIG. 1, the loop antenna of the first embodiment shown in FIG. 2, the loop antenna of the ninth embodiment shown in FIG. 10, and the thirteenth embodiment shown in FIG. 18 is a graph comparing impedance characteristics of the loop antenna of the embodiment and the loop antenna of the fifteenth embodiment shown in FIG. 17.
  • the loop antenna of the comparative example shown in FIG. 1, the loop antenna of the first embodiment shown in FIG. 2, the loop antenna of the ninth embodiment shown in FIG. 10, and the fourteenth antenna shown in FIG. 24 is a graph comparing the radiation characteristics of the loop antenna of the embodiment and the loop antenna of the twentieth embodiment shown in FIG.
  • (A) is an upper side line position
  • (b) is a left side line position
  • (c) is a lower side line position
  • (d) is a right side line position
  • (e) Is the diagonal position at the upper left and the lower right
  • (f) is the diagonal position at the upper right and the lower left.
  • FIG. 1 is a surface view of a conventional square loop antenna 1 as a comparison target of the present invention with respect to the occupied area and antenna characteristics.
  • an antenna element 2 is disposed on the surface of a dielectric substrate (not shown) so as to form a square loop on the same plane with a conductor line (reference numeral omitted) having a predetermined width and thickness. ing.
  • a power feeding unit 7 for connecting a power feeding line (not shown) is provided on the conductor line of the antenna element 2.
  • the vertical and horizontal lengths of the square antenna element 2 are 74 mm ⁇ 74 mm as shown in the figure, for example, when the line width of the conductor line constituting the loop antenna is 0.2 mm.
  • the loop antenna 1 having the above size is used for, for example, a UHF band RFID tag, a UHF band terrestrial digital broadcast portable receiver, an antenna for an automobile windshield, or a mobile phone (LTE or W-CDMA). ) Used for antennas for car windshields.
  • the square loop antenna 1 is considered to have the same impedance characteristics as two half-wave dipole antennas (50 ⁇ ) connected in series, and the input impedance is about 100 ⁇ , which is twice that of the half-wave antenna. Become.
  • the impedance characteristics (return loss) and radiation characteristics (radiation pattern) of the square loop antenna 1 are shown in FIGS. 34 and 35, which will be described later.
  • FIG. 2 is a surface view showing the first embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 10 forms a loop in the same plane with a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and the projecting portions 14a, 14b, 14c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 14d.
  • an inner corner portion at the upper right in FIG. 2 formed by a conductor line (the inner corner portion corresponds to a concave portion provided between the protruding portions in the conductor line and recessed in the same plane direction) is supplied.
  • a power feeding unit 17 for connecting the electric wires is provided.
  • the vertical and horizontal lengths of the square surrounding the antenna element 12 of the loop antenna 10 are set such that the line width w of the conductor line constituting the antenna element 12 is 0.2 mm as shown in FIG. In this case, it is 70 mm ⁇ 70 mm.
  • the loop antenna 10 has a significantly smaller antenna area surrounded by the cross-shaped loop of the antenna element 12, and the vertical and horizontal sizes of the substantial occupied area of the antenna element 12 are also described above. It is a little smaller.
  • the impedance characteristics (return loss) and radiation characteristics (radiation pattern) of the loop antenna 10 are the same as those of the square loop antenna 1 of FIG. However, it can be seen that the impedance characteristics are greatly improved.
  • the feeding portion 17 may be provided at any place on the conductor line of the antenna element 12, but as shown in FIG. 2, it is provided near the portion where the conductor lines of the adjacent overhanging portions are connected to each other. Is more preferable.
  • the antenna elements are cross-shaped so that each overhang at a linear position from the center is a set of antennas, and two antennas that form the antenna elements are connected in parallel. This is because it is necessary to provide the power feeding unit 17 at the position shown in the present embodiment.
  • it is necessary for the current distribution to be bilaterally or vertically symmetric with respect to the antenna element in order to radiate evenly in all directions and improve the linear polarization characteristics. This is because it is advantageous to provide a power feeding unit.
  • each loop antenna which will be described later, including the loop antenna 10 and the cross-shaped antenna element, has a corner (bent corner or corner) of a conductor line formed so that the loop is shaped like a cross, as shown in FIG.
  • the current flow is improved by rounding the tip shape (to form an arc or curve), or dropping the corner (forming a line inclined at 45 ° for a 90 ° corner).
  • the antenna characteristics are also improved.
  • antenna performance is indicated by impedance characteristics (S11 characteristics) and radiation characteristics (radiation gain).
  • the impedance characteristic is determined by the antenna length (conductor line length), and the radiation gain is determined approximately by the antenna area. In other words, if you want to make an antenna that operates at a certain frequency, the antenna length and the antenna area are determined automatically, so it is common sense that the performance will deteriorate if the antenna is made smaller. In the loop antenna 10 according to the present invention, even when the antenna length and the antenna area are reduced, both the impedance characteristics and the radiation gain are hardly deteriorated.
  • the graph of FIG. 34 shows that the impedance characteristic is improved as compared with the loop antenna 1 of FIG. 1 by making the antenna element 12 into a cross shape like the loop antenna 10 of FIG. That is, the impedance characteristics of the loop antenna 10 are greatly improved in spite of the fact that the square antenna area occupied by the antenna element is smaller than that of the loop antenna 1. Further, as can be seen from FIG. 35, regarding the radiation characteristics, the loop antenna 10 is not substantially deteriorated as compared with the loop antenna 1 and is almost equivalent.
  • the loop antenna 10 has an advantage in impedance characteristics, so that the antenna element can be made smaller than the conventional square loop antenna 1 and at least equivalent antenna characteristics can be obtained. Is possible. Therefore, the size can be greatly reduced as compared with the conventional loop antenna 1 without substantially impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics.
  • the power feeding unit 17 is on the conductor line 12, and the loop of the antenna element 12 is a closed loop having the power feeding unit 17 as a start point and an end point.
  • the present invention is not limited to this, and FIG. As shown, it is also possible to feed power to the antenna element indirectly using, for example, a feed line close to the conductor line.
  • the antenna element is a parasitic element that itself is a closed loop (the start point and the end point of the loop are closed without passing through the power feeding unit) and has no power feeding unit.
  • FIG. 37A shows a central dipole power supply
  • FIG. 37B shows an outer monopole power supply.
  • FIG. 3 is a surface view showing a second embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 10a forms a loop in the same plane with a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and overhangs 14a, 14b, 14c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 14d.
  • a power feeding portion 17 for connecting a power feeding line is provided in an inner corner portion on the upper right in FIG. 2 formed by a conductor line.
  • the loop antenna 10a includes a pair of overhanging portions 14a and 14d adjacent to each other without passing through the power feeding portion 17 and another pair of overhanging portions 14b and 14c that are adjacent to each other without passing through the power feeding portion 17 at a point-symmetrical position.
  • the widths of the sides 12g, 12h and 12c, 12d of the conductor lines which are adjacent to each other in the same set are wider than the widths of the sides 12a, 12b and 12e, 12f of the other conductor lines. is there.
  • the vertical and horizontal lengths of the substantial occupied area of the loop antenna 10a are 70 mm ⁇ 70 mm.
  • the line width w1 of side part 12c, 12d, 12g, 12h is set to line width w1 of other side part 12a, 12b, 12e, 12f. It is wider than In the present embodiment, the line width w1 is 0.2 mm, and the line width w2 is 1.0 mm.
  • the frequency range of the loop antenna 10a in which only a part of the conductor line is set to 1 mm and the other conductor lines is set to 0.2 mm is further moved to the low frequency side.
  • the frequency moves to the low frequency side, it is necessary to change the antenna length and the antenna area so that the S11 characteristic is improved at a predetermined frequency. it can. Therefore, the loop antenna 10a has improved impedance characteristics as compared with the loop antenna 10, and the loop antenna can be further reduced in size.
  • the antenna length is generally increased.
  • the loop antenna 10a having a cross-shaped loop according to the present invention can move S11 to the low frequency side without changing the antenna length and the antenna area as described above.
  • the frequency characteristic of S11 is at least matched to the conventional loop antenna, even if the antenna area or the substantially occupied area is smaller than that of the conventional loop antenna and the antenna performance is disadvantageous, This makes it possible to produce a highly sensitive loop antenna that is inferior in antenna performance.
  • a loop antenna capable of maximizing antenna performance can be provided in a limited antenna space allocated by a mobile communication terminal or the like.
  • the antenna element 12 when the antenna element 12 is formed by the four projecting portions 14a, 14b, 14c, and 14d and a protruding line or a spiral path as described later is not added, the power feeding unit is not used.
  • the loop antenna can be made smaller by enlarging only the width of the conductor lines that intersect perpendicularly to each other and are continuous at the inner corners in a pair of adjacent overhangs and another set of overhangs that are point-symmetric with each other. It is more effective in making it easier.
  • FIG. 4 is a surface view showing a third embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 20 forms a loop on the same plane as a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and overhangs 24a, 24b, 24c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 24d.
  • a power feeding portion 27 for connecting a power feeding line is provided in an inner corner portion on the upper right in FIG. 4 formed by a conductor line.
  • the loop antenna 20 includes a pair of adjacent overhanging portions 24a and 24d that do not pass through the power feeding portion 27 and another set of adjacent overhanging portions 24b and 24c that are located in point symmetry with the same pair of overhanging portions 24b and 24c.
  • the tips have non-contact protruding lines 26g, 26h and 26c, 26d extending from the respective tip portions so as to approach each other at an angle of 90 °. That is, the protruding lines 26g, 26h and 26c, 26d have a structure that falls within the square area of the antenna element 22.
  • each of the overhang portions 24a, 24b, 24c, and 24d has a short side of 8 mm and a long side of 25.4 mm.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 22 of the loop antenna 20 is 58.8 mm ⁇ as shown in the figure when the width of the conductor line constituting the antenna element 22 is 0.2 mm.
  • the area occupied is 58.8 mm, which is reduced to 63% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • the number and position of the protruding lines extending from the overhanging portions 24a, 24b, 24c, and 24d, and the protruding direction thereof are appropriately changed to the optimum one depending on the impedance of the power feeding circuit and the position of the power feeding portion.
  • the loop antenna 20 has the advantage of impedance characteristics due to the protruding lines 26 g, 26 h and 26 c, 26 d, so that the antenna element 22 is downsized compared to the antenna element 12, and at least the equivalent antenna It is possible to obtain characteristics. Therefore, the size of the loop antenna 20 can be further reduced as compared with the loop antenna 10 without substantially impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics.
  • FIG. 29 shows the S11 characteristic seen from the power feeding section when the length L1 of the protruding line is changed.
  • L1 when L1 is lengthened, the frequency of the S11 characteristic is lowered and the impedance characteristic tends to be further improved.
  • the impedance characteristic is further improved as long as L1 is lengthened, and the antenna element 22 is reduced in size as compared with the one having a shorter L1, and the equivalent antenna characteristic can be obtained. It shows that it is possible. Thereby, the size can be significantly reduced compared with the conventional one without substantially impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics.
  • FIG. 5 is a front view showing a fourth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 20a extends from the vicinity of the respective distal end portions of a pair of adjacent projecting portions 24a, 24d without passing through the power feeding portion 27 so as to approach each other at an angle of 90 °, and the distal ends are not contacted with the protruding line 26g, 26h is formed on the surface of the dielectric substrate. That is, the protruding lines 26g and 26h have a structure that is accommodated in the area of the square substantially occupied area of the antenna element 22.
  • the vertical and horizontal lengths of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 22 of the loop antenna 20a are 64.8 mm ⁇ 64.mm as shown in the figure when the width of the conductor line constituting the antenna element 22 is 0.2 mm.
  • the area occupied by this is reduced to 77% of that of the square loop antenna 1 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a surface view showing a fifth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 20b includes a pair of adjacent overhanging portions 24a and 24d that do not pass through the power feeding portion 27 and another set of adjacent overhanging portions 24b and 24c that are located symmetrically with each other without passing through the power feeding portion 27.
  • Projecting lines 26c, 26d and 26g, 26h are formed on the surface of the dielectric substrate, extending so as to approach each other at an angle of 90 ° from each of the leading ends and electrically connecting the leading ends with contacts 21a, 21b. That is, the protruding lines 26c, 26d and 26g, 26h have a structure that falls within the square area of the antenna element 22.
  • the vertical and horizontal lengths of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 22 of the loop antenna 20b are 58.8 mm ⁇ 58. 5 as shown in the figure when the width of the conductor line constituting the antenna element 22 is 0.2 mm.
  • the area occupied by this is reduced to 63% of that of the square loop antenna 1 shown in FIG.
  • the loop antenna 20b further adjusts the impedance of the antenna compared to the loop antenna 20 (see FIG. 4) by electrically connecting the protruding lines 26c, 26d and 26g, 26h with the contacts 21a, 21b. Can be reduced).
  • FIG. 7 is a surface view showing a sixth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 20c includes a pair of adjacent overhanging portions 24a and 24d that do not pass through the power feeding portion 27 and another set of adjacent overhanging portions 24b and 24c that are point-symmetric with each other without passing through the same feeding portion 27. Extending so as to approach each other at an angle of 90 ° from each tip, protruding tips 26c, 26d and 26g, 26h are formed on the surface of the dielectric substrate. That is, the protruding lines 26c, 26d and 26g, 26h have a structure that falls within the square area of the antenna element 22.
  • the width S1 of the overhanging portions 24a and 24c at the vertical position with respect to the center of the antenna element 22 is formed wider than the width S2 of the other overhanging portions 24b and 24d.
  • L3 represents the length of the overhang portions 24b and 24d
  • L4 represents the length of the overhang portions 24a and 24c.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 22 of the loop antenna 20c is the same as that of the loop antenna 20b shown in FIG. 6 when the width of the conductor line constituting the antenna element 22 is 0.2 mm. 58.8 mm ⁇ 58.8 mm, and the area occupied is reduced to 63% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • FIG. 8 is a surface view showing a seventh embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 20d includes a pair of overhanging portions 24a and 24d adjacent to each other without passing through the power feeding portion 27, and another pair of overhanging portions 24b and 24c that are adjacent to each other without passing through the same feeding portion 27 at a point-symmetrical position. Extending so as to approach each other at an angle of 90 ° from each tip, protruding tips 26c, 26d and 26g, 26h are formed on the surface of the dielectric substrate. That is, the protruding lines 26c, 26d and 26g, 26h have a structure that falls within the square area of the antenna element 22.
  • the width S2 of the overhanging portions 24b and 24d at the linear position in the left-right direction with the center of the antenna element 22 as a boundary is formed wider than the width S1 of the other overhanging portions 24a and 24c.
  • L3 represents the length of the overhang portions 24b and 24d
  • L4 represents the length of the overhang portions 24a and 24c.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 22 of the loop antenna 20d is the same as that of the loop antenna 20b shown in FIG. 6 when the width of the conductor line constituting the antenna element 22 is 0.2 mm. 58.8 mm ⁇ 58.8 mm, and the area occupied is reduced to 63% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • FIG. 9 is a front view showing an eighth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 20e includes a pair of adjacent overhanging portions 24a and 24d that do not pass through the power feeding portion 27 and another set of adjacent overhanging portions 24b and 24c that are located in point symmetry with the same pair of overhanging portions 24b and 24c. Extending so as to approach each other at an angle of 90 ° from each tip, protruding tips 26c, 26d and 26g, 26h are formed on the surface of the dielectric substrate. That is, the protruding lines 26c, 26d and 26g, 26h have a structure that falls within the square area of the antenna element 22.
  • the width S2 of the overhanging portions 24b and 24d at the left and right linear positions with respect to the center of the antenna element 22 is formed to be the same width as the width S1 of the other overhanging portions 24a and 24c.
  • L3 represents the length of the overhang portions 24b and 24d
  • L4 represents the length of the overhang portions 24a and 24c.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 22 of the loop antenna 20e is the same as that of the loop antenna 20b shown in FIG. 6 when the width of the conductor line constituting the antenna element 22 is 0.2 mm. 58.8 mm ⁇ 58.8 mm, and the area occupied is reduced to 63% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • the short sides (lateral width) S1 of the upper and lower projecting portions 24a and 24c are 16 mm, and the long sides L3 of the left and right projecting portions 24b and 24d are shortened to 21.4 mm.
  • the short side (vertical width) S2 of the left and right overhang portions 24b and 24d is 16 mm, and the long side L4 of the upper and lower overhang portions 24a and 24c is shortened to 21.4 mm.
  • FIG. 30 shows impedance characteristics of the loop antennas 20, 20c, 20d, and 20e
  • FIG. 31 also shows radiation characteristics.
  • FIG. 30 and FIG. 31 by making the width S1 and width S2 of the overhanging portion wider, the impedance characteristics and the radiation characteristics do not change so much, depending on the location where the loop antenna is installed. This indicates that the width of the overhanging portion can be changed without greatly affecting the antenna performance.
  • increasing the width S1 and width S2 of the overhanging part slightly deteriorates the impedance characteristics of each loop antenna, and conversely improves the radiation characteristics although they are slightly. Is shown.
  • FIG. 10 is a front view showing a ninth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 30 forms a loop on the same plane with a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and projecting portions 34a, 34b, 34c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 34d.
  • a power feeding portion 37 for connecting a power feeding line is provided at the upper right inner corner portion in FIG.
  • the loop antenna 30 includes a pair of adjacent overhanging portions 34a and 34d that do not pass through the power feeding portion 37 and another set of adjacent overhanging portions 34b and 34c that are located in point symmetry with the same pair of overhanging portions 34b and 34c. It has protruding lines 36g, 36h and 36c, 36d that extend from the respective tip portions so as to approach each other at an angle of 90 ° and are electrically connected to each other by contacts 31a, 31b.
  • the loop antenna 30 includes a pair of overhanging portions 34a and 34b adjacent to each other via the power feeding portion 37 and an adjacent overhanging portion 34c and 34d without passing through another set of power feeding portions 37 that are point-symmetrical with the pair. Extending so as to approach each other at an angle of 90 ° from the tip of each other, the tips of each other have non-contact protruding lines 36a, 36b and 36e, 36f.
  • the protruding lines 36g, 36h, 36c, 36d and 36a, 36b, 36e, 36f have a structure that falls within the area of the square substantially occupied area of the antenna element 32.
  • L2 represents the length of each overhang.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 32 of the loop antenna 30 is 50.8 mm ⁇ 50 as shown in the figure when the width of the conductor line constituting the antenna element 32 is 0.2 mm. .8 mm, and the area occupied is reduced to 47% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • the loop antenna 30 is provided with the protruding lines 36g, 36h, 36c, 36d and 36a, 36b, 36e, 36f in the portion between all the adjacent projecting portions 34a, 34b, 34c, 34d.
  • These projecting lines function as adjustment elements that adjust the impedance of the antenna corresponding to the reduced size of the four overhang portions 34a, 34b, 34c, and 34d without affecting the current distribution in the antenna.
  • FIG. 7 is a graph comparing impedance characteristics when the length is changed to 8 mm (connected as shown in FIG. 6).
  • FIG. 32 shows that the loop antenna 30 has a smaller impedance element and a smaller antenna element 22 than L2 having a shorter length because the impedance characteristics are further improved by increasing the length L2 of each protruding line.
  • the size of the loop antenna 30 can be further reduced as compared with the one having a shorter L2 without substantially impairing antenna characteristics such as impedance characteristics or radiation characteristics.
  • the impedance characteristics (return loss) and radiation characteristics (radiation pattern) of the loop antenna 30 are slightly lower than those of the loop antenna 10 as shown in FIG. As shown, the impedance characteristics are improved on the contrary, and it can be seen that the impedance characteristics are good overall.
  • FIG. 11 is a surface view showing a tenth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 40 forms a loop on the same plane as a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and projecting portions 44a, 44b, 44c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 44d.
  • a power feeding portion 47 for connecting a power feeding line is provided at an inner corner portion on the upper right in FIG. 11 formed by a conductor line.
  • the loop antenna 40 includes a pair of adjacent overhanging portions 44a and 44d without passing through the power feeding portion 47 and another pair of overhanging portions 44b and 44c that are adjacent to each other without passing through the same power feeding portion 47 at a point-symmetrical position.
  • Projecting lines 46c, 46d and 46g, 46h are formed on the surface of the dielectric substrate, extending from the respective tip portions so as to approach each other at an angle of 90 °, and electrically connecting the tip portions with contacts 41a, 41b.
  • square conductor plates 48a and 48b are disposed on the dielectric substrate surface inside the protruding lines 46c, 46d and 46g and 46h.
  • the conductor plates 48a and 48b fill the gaps between the protruding lines 46c and 46d and the conductor lines (reference numerals omitted) of the overhang portions 44a and 44d, and the conductor lines of the protruding lines 46g and 46h and the overhang portions 44b and 44c (see FIG. It is electrically connected to the projecting line and the conductor line so as to fill a space between the reference number omitted).
  • the protruding lines 46c, 46d, 46g, and 46h and the conductor plates 48a and 48b have a structure that is accommodated in a square area of the antenna element 42.
  • the vertical and horizontal lengths of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 42 of the loop antenna 40 are 53.2 mm.times.53 .times. As shown when the width of the conductor line constituting the antenna element 42 is 0.2 mm. The area occupied by this is reduced to 52% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • the conductor plates 48a, 48b also have the dimensions of the four projecting portions 44a, 44b, 44c, 44d without affecting the current distribution in the antenna. It works as an adjustment element that adjusts the impedance of the antenna to meet the contraction.
  • the loop antenna 40 has an advantage in impedance characteristics as compared with a cross-shaped antenna element provided with only a protruding line, so that the antenna element can be further miniaturized and equivalent antenna characteristics can be obtained. Is possible. As a result, the loop antenna 40 can further reduce the antenna area of the antenna element, and the size of the antenna element can be reduced by further reducing the size while keeping the cross-shaped aspect ratio unchanged.
  • the number of protruding lines extending from the ends of the overhanging portions 44a, 44b, 44c, 44d, the protruding directions thereof, the number of conductor plates electrically connected to these protruding lines, position, shape, width, etc. May be changed depending on the position of the feeding portion of the loop antenna. The same applies to the other loop antennas 20, 30, 50, 60, 70, 90, and the like.
  • the impedance characteristics (return loss) of a loop antenna 40c which will be described later, which can be assumed to be structurally equivalent to the loop antenna 40 structurally, are shown in FIG. I understand. That is, it can be inferred that the loop antenna 40 also exhibits good impedance characteristics, similar to the loop antenna 40c.
  • FIG. 12 is a surface view showing an eleventh embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 40a includes a pair of adjacent overhanging portions 44a and 44d that do not pass through the power feeding portion 47 and another pair of overhanging portions 44b and 44c that are adjacent to each other without passing through the same power feeding portion 47 at a point-symmetrical position. Extending from the respective tip portions so as to approach each other at an angle of 90 °, the tips have non-contact protruding lines 46g, 46h and 46c, 46d, which are inward of the protruding lines 46g, 46h and 46c, 46d.
  • Conductor plates 48a and 48b spaced from the protruding lines 46g, 46h and 46c, 46d are provided at the inner corners of the conductor lines of the overhang portions 44a, 44b and 44c, 44d. That is, the protruding lines 46g, 46h, 46c, and 46d and the conductor plates 48a and 48b have a structure that falls within the area of the square substantially occupied area of the antenna element 42.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 42 of the loop antenna 40a is 53.2 mm, similar to the loop antenna 40, when the width of the conductor line constituting the antenna element 42 is 0.2 mm.
  • the area occupied by this is reduced to 52% of that of the square loop antenna 1 shown in FIG.
  • FIG. 13 is a surface view showing a twelfth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 40b includes a pair of adjacent overhanging portions 44a and 44d that do not pass through the power feeding portion 47 and another pair of overhanging portions 44b and 44c that are adjacent to each other without the power feeding portion 47 in a point-symmetrical position. Extending from the respective tip portions so as to approach each other at an angle of 90 °, the tips have non-contact protruding lines 46g, 46h and 46c, 46d, and each of the protruding lines 46g, 46h and 46c, 46d is electrically connected to each other.
  • the conductor plates 48a and 48b are connected and spaced apart from the conductor lines that sandwich the inner corners of the overhang portions 44a and 44b and 44c and 44d. That is, the protruding lines 46g, 46h, 46c, and 46d and the conductor plates 48a and 48b have a structure that falls within the area of the square substantially occupied area of the antenna element 42.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 42 of the loop antenna 40b is 53.2 mm as in the case of the loop antenna 40 when the width of the conductor line constituting the antenna element 42 is 0.2 mm.
  • the area occupied by this is reduced to 52% of that of the square loop antenna 1 shown in FIG.
  • FIG. 14 shows a thirteenth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 40c further includes overhanging portions 44a and 44b that are adjacent to each other via the power feeding portion 47 and another pair of power feeding portions 47 that are in point-symmetrical positions therewith.
  • the protruding portions 46a, 46b and 46e, 46f extend from the respective leading end portions of the adjacent projecting portions 44c, 44d without being interposed so as to approach each other at an angle of 90 °, and the tip ends are not in contact with each other.
  • the protruding lines 46 a, 46 b, 46 e, 46 f and the conductor plates 48 a, 48 b have a structure that falls within a square area of the antenna element 42.
  • the vertical and horizontal lengths of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 42 of the loop antenna 40c are 46.8 mm ⁇ 46.mm as shown in the figure when the width of the conductor line constituting the antenna element 42 is 0.2 mm.
  • the area occupied by this is reduced to 40% of that of the square loop antenna 1 shown in FIG.
  • the operation of the loop antennas 40a, 40b, and 40c is substantially the same as that of the loop antenna 40, and a detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 15 and 16 show a fourteenth embodiment of a loop antenna according to the present invention.
  • 15 is a front view
  • FIG. 16 is a back view.
  • the loop antenna 50 forms a loop in the same plane with a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and projecting portions 54a, 54b, 54c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 54d.
  • a power feeding portion 57 for connecting a power feeding line is provided in an inner corner portion on the upper right in FIG. 15 formed by a conductor line.
  • a through hole 59a that penetrates the conductor line, the dielectric substrate, and conductor plates 58a and 58b described below is provided in the inner corner portion on the lateral side and the inner corner portion on the lower side of the inner corner portion of the conductor line provided with the feeding portion 57. 59b are formed.
  • 54c two conductors that overlap each other through a dielectric substrate and are electrically connected to the antenna element 52 on the surface side of the dielectric substrate. Plates 58a and 58b are provided. The conductor plates 58a and 58b are connected to the antenna element 52 through through holes 59a and 59b (other means such as jumper wires and solder can be used). The conductor plates 58a and 58b have a structure that fits within a square area of the antenna element 52.
  • the vertical and horizontal lengths of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 52 of the loop antenna 50 are 37 mm ⁇ 37 mm as shown in the figure, and the occupied area is 25 of that of the square loop antenna 1 of FIG. %.
  • the loop antenna 50 is adjusted so that the conductor plates 58a and 58b do not affect the current distribution in the antenna, and the impedance of the antenna corresponding to the reduced size of the four projecting portions 54a, 54b, 54c and 54d is adjusted. Work as an element.
  • the radiation characteristic (radiation gain) of the loop antenna 50 is slightly lower than that of the square loop antenna 1 of FIG. 1, but the impedance characteristic is shown in FIG. As shown in the figure, it is equivalent to the loop antenna 60 described later, and thus it is understood that it is excellent overall.
  • the loop antenna 50 has a further advantage in impedance characteristics, so that the antenna element 52 can be further downsized and equivalent antenna characteristics can be obtained. Is possible.
  • the loop antenna 50 can further reduce the antenna area of the antenna element 52, and the size of the antenna element 52 can be reduced by further reducing the size while maintaining the cross-shaped aspect ratio as it is.
  • the S11 characteristic of the loop antenna 60 (FIG. 17), but does not show the S11 characteristic of the loop antenna 50 (FIG. 15).
  • the actual occupied area of 37 mm ⁇ 37 mm of the loop antenna 50 is the one when the S11 characteristic is adjusted to be the best around 920 MHz, and therefore the impedance of the loop antenna 60 with the protruding line is adjusted more. It can be grounded that it is powerful, that is, it can be made smaller.
  • FIG. 17 and 18 show a fifteenth embodiment of a loop antenna according to the present invention.
  • 17 is a front view
  • FIG. 18 is a back view.
  • the loop antenna 60 has an antenna element 62 having the same structure as the antenna element 22 of the loop antenna 20 (see FIG. 4).
  • the antenna element 62 further has a through-hole penetrating through the conductor line, the dielectric substrate, and conductor plates 68a and 68b described below at the inner corners of the overhanging parts 64a and 64d adjacent to each other without passing through the power feeding part 67. 69a and 69b.
  • protruding lines 66c, 66d, 66g, and 66h similar to the protruding lines 26c, 26d, 26g, and 26h of the loop antenna 20 (see FIG. 4) are provided.
  • 64c two conductors that overlap with each other (at least the conductor line portion orthogonal to the inner corner portion) via the dielectric substrate and are electrically connected to the antenna element 62 on the surface side of the dielectric substrate.
  • Plates 68a and 68b are provided.
  • the conductor plates 68a and 68b are connected to the antenna element 62 through through holes 69a and 69b, respectively.
  • the protruding lines 66c, 66d, 66g, and 66h and the conductor plates 68a and 68b have a structure that is accommodated in a square area of the antenna element 62.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 62 of the loop antenna 60 is 34 mm ⁇ 34 mm as shown in the figure when the width of the conductor line constituting the antenna element 62 is 0.2 mm. Its area is reduced to 21% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • the projecting lines 66c, 66d, 66g, and 66h of the antenna element 62 in addition to the conductor plates 68a and 68b, have four overhanging portions 64a, 64b, and 64c without affecting the current distribution in the antenna.
  • 64d functions as an adjustment element for adjusting the antenna impedance corresponding to the reduced size.
  • the radiation characteristic (radiation gain) of the loop antenna 60 is worse by about 2 dB in absolute gain in the front direction than the square loop antenna 1 of FIG.
  • the impedance characteristics are almost the same as those of the square loop antenna 1 of FIG.
  • the loop antenna 60 has an advantage in impedance characteristics as compared with the loop antenna 50 having a cross-shaped antenna element and a conductor plate, so that the antenna element 62 can be further miniaturized and equivalent antenna characteristics can be obtained. It is possible to Thereby, the loop antenna 60 can further reduce the antenna area of the antenna element 62, and the size of the antenna element 62 can be reduced by further reducing the size while keeping the cross-shaped aspect ratio unchanged.
  • FIG. 19 is a front view showing a sixteenth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 60a has an antenna element 62 having the same structure as the antenna element 62 of the loop antenna 60 (see FIG. 18).
  • the antenna element 62 of the loop antenna 60a further includes through holes 69c, 69d and 69e penetrating through the conductor lines, the dielectric substrate, and conductor plates 68a and 68b described below, at the tips of the protruding lines 66c, 66d and 66g and 66h, 69f.
  • 64c two conductors that overlap with each other (at least the conductor line portion orthogonal to the inner corner portion) via the dielectric substrate and are electrically connected to the antenna element 62 on the surface side of the dielectric substrate.
  • Plates 68a and 68b are provided.
  • the conductor plates 68a and 68b are connected to the antenna element 62 through through holes 69a, 69b, 69c, 69d, 69e, and 69f, respectively.
  • the protruding lines 66c, 66d, 66g, and 66h and the conductor plates 68a and 68b have a structure that is accommodated in a square area of the antenna element 62.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 62 of the loop antenna 60a is 34 mm ⁇ 34 mm as in the case of the loop antenna 60 when the width of the conductor line constituting the antenna element 62 is 0.2 mm.
  • the area occupied is reduced to 21% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • FIG. 20 is a front view showing a seventeenth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 60b includes the antenna element 62 of the loop antenna 60a (see FIG. 19) and the antenna element 62 having the same structure except that the through holes 69a and 69b are not provided.
  • 64c two conductors that overlap with each other (at least the conductor line portion orthogonal to the inner corner portion) via the dielectric substrate and are electrically connected to the antenna element 62 on the surface side of the dielectric substrate.
  • Plates 68a and 68b are provided.
  • the conductor plates 68a and 68b are connected to the antenna element 62 through through holes 69c, 69d, 69e, and 69f, respectively.
  • the protruding lines 66c, 66d, 66g, and 66h and the conductor plates 68a and 68b have a structure that is accommodated in a square area of the antenna element 62.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 62 of the loop antenna 60b is 34 mm ⁇ 34 mm as in the case of the loop antenna 60 when the width of the conductor line constituting the antenna element 62 is 0.2 mm.
  • the area occupied is reduced to 21% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • FIG. 21 is a surface view showing an eighteenth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 60c is not provided with the through holes 69a and 69b, and the through holes 69g are located at positions where the projecting lines 66c, 66d and 66g and 66h are overlapped with the conductor lines of the projecting portions 64a, 64b, 64c and 64d.
  • the antenna element 62 has the same structure as the antenna element 62 of the loop antenna 60 (see FIG. 17).
  • 64c two conductors that overlap with each other (at least the conductor line portion orthogonal to the inner corner portion) via the dielectric substrate and are electrically connected to the antenna element 62 on the surface side of the dielectric substrate.
  • Plates 68a and 68b are provided.
  • the conductor plates 68a and 68b are connected to the antenna element 62 through through holes 69g, 69h, 69i and 69j, respectively.
  • the protruding lines 66c, 66d, 66g, and 66h and the conductor plates 68a and 68b have a structure that is accommodated in a square area of the antenna element 62.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 62 of the loop antenna 60c is 34 mm ⁇ 34 mm as in the case of the loop antenna 60 when the width of the conductor line constituting the antenna element 62 is 0.2 mm.
  • the area occupied is reduced to 21% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • FIG. 22 is a front view showing a nineteenth embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 60d has an antenna element 62 having the same structure as the antenna element 62 of the loop antenna 60 (see FIG. 17).
  • the antenna element 62 of the loop antenna 60d further overlaps with the conductor lines of the overhang portions 64a, 64b, 64c and 64d at the bases of the protruding lines 66c, 66d and 66g and 66h.
  • Through holes 69g, 69h and 69i, 69j are provided.
  • 64c two conductors that overlap with each other (at least the conductor line portion orthogonal to the inner corner portion) via the dielectric substrate and are electrically connected to the antenna element 62 on the surface side of the dielectric substrate.
  • Plates 68a and 68b are provided.
  • the conductor plates 68a and 68b are connected to the antenna element 62 through through holes 69a, 69b, 69g, 69h, 69i, and 69j, respectively.
  • the protruding lines 66c, 66d, 66g, and 66h and the conductor plates 68a and 68b have a structure that is accommodated in a square area of the antenna element 62.
  • the length of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 62 of the loop antenna 60d is 34 mm ⁇ 34 mm as in the case of the loop antenna 60 when the width of the conductor line constituting the antenna element 62 is 0.2 mm.
  • the area occupied is reduced to 21% of that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • the loop antennas 60a, 60b, 60c, and 60d have substantially the same structure as the loop antenna 60, and it can be estimated that the antenna performance is also equivalent. However, the loop antennas 60, 60a, 60b, 60c, and 60d are different in the positions of through holes, that is, the positions of electrical connection with the antenna element 62 across the dielectric substrate in the conductor plates 68a and 68b.
  • the impedance characteristics of the loop antennas 60, 60a, 60b, 60c, and 60d having different through hole positions are compared. From the graph of FIG. 33, the frequency characteristics of the loop antennas 60c and 60d, the loop antenna 60a, the loop antenna 60, and the loop antenna 60b are shifted to a low band in order. It can be seen that the impedance characteristic tends to be improved more at the tip of the protruding line than at the inner corner of the conductor line. That is, the loop antenna 60b shown in FIG. 20 indicates that the loop antenna can be further reduced in size.
  • FIG. 23 and 24 show a twentieth embodiment of a loop antenna according to the present invention.
  • FIG. 23 is a front view
  • FIG. 24 is a back view.
  • the loop antenna 70 forms a loop in the same plane with a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and projecting portions 74a, 74b, 74c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 74d.
  • a power feeding portion 77 for connecting a power feeding line is provided in the inner right corner portion in FIG.
  • Through holes 79a and 79b penetrating through the conductor line, the dielectric substrate, and conductor plates 78a and 78b described later are provided in the inner corner portion on the lateral side and the inner corner portion on the lower side of the inner corner portion of the conductor line provided with the feeding portion 77. Is formed.
  • the conductor lines orthogonal to each other are provided with meandering portions 73a, 73b and 73c, 73d in which the conductor lines meander in a rectangular wave shape.
  • the meandering portions 73 a, 73 b, 73 c, and 73 d have a structure that is contained within a square area of the antenna element 72.
  • a plurality of meandering parts 73a, 73b and 73c, 73d are provided continuously in the width direction of the overhanging parts 74a, 74b, 74c, 74d.
  • the meandering portion may be provided in the length direction of the overhang portions 74a, 74b, 74c, and 74d, and the number, pitch, and the like can be set as appropriate.
  • 74c two conductors that overlap with each other (at least the conductor line portion perpendicular to the inner corner) via the dielectric substrate and are electrically connected to the antenna element 72 on the surface side of the dielectric substrate.
  • Plates 78a and 78b are provided.
  • the conductor plates 78a and 78b are connected to the antenna element 72 through through holes 79a and 79b (other means such as jumper wires and solder can also be used).
  • the vertical and horizontal lengths of the square (substantially occupied area) surrounding the antenna element 72 of the loop antenna 70 are 34 mm ⁇ 34 mm as shown, and the occupied area is 21 of that of the square loop antenna 1 of FIG. %.
  • the meandering portions 73a, 73b and 73c and 73d of the antenna element 72 also have four overhanging portions 74a, 74b and 74c without affecting the current distribution in the antenna.
  • 74d functions as an adjustment element for adjusting the impedance of the antenna corresponding to the reduced size.
  • the loop antenna 70 has an advantage in impedance characteristics as compared with the loop antenna 50 having a cross-shaped antenna element and a conductor plate, so that the antenna element 72 can be further miniaturized and equivalent antenna characteristics can be obtained. It is possible to As a result, the loop antenna 70 can further reduce the antenna area of the antenna element 72, and the size of the antenna element 72 can be reduced by further reducing the size while maintaining the cross-shaped aspect ratio.
  • the length of the conductor line can be increased by meandering a part of the conductor line.
  • the meandering portions 73a, 73b and 73c, 73d work as inductances (imaginary parts of impedance) in the microwave region, so that the impedance can be adjusted.
  • the radiation characteristics can be controlled by controlling the current distribution.
  • the radiation characteristic (radiation gain) of the loop antenna 70 is slightly worse in the absolute gain in the front direction than the square loop antenna 1 of FIG. Further, as shown in FIG. 35, the impedance characteristic is not significantly different from that of the loop antenna 10 of FIG. 2, and therefore, is better than that of the square loop antenna 1 of FIG.
  • FIG. 25 is a front view showing a twenty-first embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 80 forms a loop on the same plane as a conductor line on the surface of a dielectric substrate (not shown), and overhangs 84a, 84b, 84c projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape. , 84d.
  • a power feeding portion 87 for connecting a power feeding line is provided in an inner corner portion on the upper right in FIG.
  • the side portions 82a, 82b and 82e, 82f of the conductor lines orthogonal to each other are formed to be extremely wider (2.4 mm) than the conductor lines of the other portions.
  • left-handed spiral winding paths 85a, 85c formed in a square spiral shape are provided in an electrically connected manner near the base portions of the side portions 82a, 82f. .
  • the spiral paths 85a, 85b, 85c, and 85d are formed so that the front side (the side that gradually decreases in diameter) is extremely wider than the base.
  • the spiral paths 85a, 85b, 85c, and 85d are structures that do not interfere (contact) with each other within the square area of the antenna element 82.
  • the length of the square surrounding the antenna element 82 of the loop antenna 80 is 35 mm ⁇ 35 mm as shown in the figure, and the area occupied is reduced to 22% of that of the square loop antenna 1 of FIG. Yes.
  • the side portions 82a, 82b, 82e, and 82f of the conductor line having the wide conductor line width and the spiral paths 85a, 85b, 85c, and 85d are also in the current distribution in the antenna as in the previous embodiments. It acts as an adjustment element that changes the impedance characteristics of the antenna so as to meet the reduced size of the four overhang portions 84a, 84b, 84c, and 84d without any influence.
  • FIG. 25 showing the loop antenna 80
  • the substantial occupied area of the square loop antenna 1 is 74 mm ⁇ 74 mm
  • FIG. 25 is a 35 mm square, so that the conductor lines have wide sides 82a, 82b, 82e, 82f and spiral shapes.
  • the conductor lines 85a, 85b, 85c, and 85d function to adjust the impedance of the antenna without changing the current distribution in the loop.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing a twenty-second embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 90 forms a loop on the same plane as a conductor line on the surface of a rectangular dielectric substrate 99, and overhangs 94a, 94b projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape.
  • An antenna element 92 having 94c and 94d is provided.
  • a power feeding portion 97 for connecting a power feeding line is provided slightly above the inner corner at the upper right in FIG. Further, in the antenna element 92, through holes 96a, 96b, 96c penetrating through the conductor line, the dielectric substrate 99, and conductor plates 98a, 98b, 98c, 98d described later are formed at four inner corners formed by the conductor lines. , 96d.
  • the conductor line is reciprocated twice so that the central part of the antenna element 92 is close to (not in contact with) the central part in the width direction of the extended parts 94a and 94c formed slightly longer than the extended parts 94b and 94d.
  • the rectangular wave-shaped meandering parts 93a and 93c are provided. Note that attachment holes 91 penetrating the dielectric substrate 99 are formed at the four corners of the dielectric substrate 99.
  • a pair of adjacent projecting portions 94a and 94d and a part of each of another pair of adjacent projecting portions 94b and 94c that are point-symmetrical with each other (at least an inner corner portion is provided).
  • the conductor plates 98a, 98b, 98c, and 98d are connected to the antenna element 92 through through holes 96a, 96b, 96c, and 96d, respectively.
  • the outer dimensions of the dielectric substrate 99 of the loop antenna 90 are 50 mm in width and 35 mm in length, and the outer dimensions of the antenna element 92 are 34 mm in width and 26 mm in length.
  • the loop antenna 90 includes the meandering portions 93a and 93c and the conductor plates 98a, 98b, 98c, and 98d in the antenna element 92 having the overhang portions 94a, 94b, 94c, and 94d, the loop antenna having the meandering portion. 70, or the loop antennas 40, 50, 60, 70 having a conductive plate, etc., each of the above-described configurations does not affect the current distribution in the antenna, and the four projecting portions 94a, 94b, 94c, 94d It works as an adjustment element that adjusts the impedance of the antenna corresponding to the reduced size.
  • the loop antenna 90 can reduce the antenna area of the antenna element 92 and the substantially occupied area of the rectangular shape compared to the loop antenna 10 having a cruciform antenna element, thereby reducing the size of the loop antenna. be able to.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing a twenty-third embodiment of the loop antenna according to the present invention.
  • the loop antenna 90a forms a loop on the same plane as a conductor line on the surface of a rectangular dielectric substrate 99, and overhangs 94e, 94f projecting in four directions so that the outer shape of the loop forms a cross shape.
  • An antenna element 92a having 94g and 94h is provided.
  • a power feeding portion 97a for connecting a power feeding line is provided slightly above the inner corner at the upper right in FIG. 27A formed by a conductor line.
  • the antenna element 92 has through holes 96e, 96f, 96g, and 96h penetrating through the conductor line, the dielectric substrate 99, and conductor plates 98e and 98f, which will be described later, at four inner corners formed by the conductor lines. is doing. At the four corners of the dielectric substrate 99, attachment holes 91 penetrating the dielectric substrate 99 are formed.
  • the overhanging portion 94e, a portion of the overhanging portions 94f and 94h adjacent thereto and the overhanging portion 94g, and a portion of the overhanging portions 94f and 94h adjacent thereto and the dielectric substrate 99 are provided.
  • the conductor plates 98e and 98f are connected to the antenna element 92 through through holes 96e, 96f, 96g and 96h, respectively.
  • the outer dimensions of the dielectric substrate 99 of the loop antenna 90a are 50 mm wide and 35 mm long, and the outer dimensions of the antenna element 92a are 34 mm wide and 26 mm long.
  • the loop antenna 90a Since the loop antenna 90a includes the conductor plates 98e and 98f on the antenna element 92a having the overhang portions 94e, 94f, 94g, and 94h, the loop antenna 90a is similar to the loop antennas 40, 50, 60, and 70 having the conductor plate. In addition, the above configuration acts as an adjustment element for adjusting the impedance of the antenna corresponding to the reduced size of the four overhang portions 94e, 94f, 94g, 94h without affecting the current distribution in the antenna.
  • the loop antenna 90a can reduce the antenna area of the antenna element 92a and the substantially occupied area of the rectangular shape compared to the loop antenna 10 in which the antenna element is simply a cruciform shape, thereby reducing the size of the loop antenna. be able to.
  • the loop of the antenna element is a closed loop having the feeding portion as a start point and an end point
  • the loop antenna 90a In the power feeding unit 97a, the power feeding unit 97a is not provided on the antenna element 92a. That is, the antenna element 92a has a closed loop structure (the start point and end point of the loop are closed without a feeding portion), and the antenna element 92a and the conductor plates 98e, 98f are electrically connected through the through holes 96e, 96f, 96g, 96h. Are connected to each other, and power is supplied by applying a potential difference to both ends of the through holes 96e, 96f, 96g, and 96h.
  • the vertical axis indicates the value of S11.
  • S11 0 dB
  • the energy given from the 100% power feeding unit to the antenna is reflected (returned) to the power feeding unit, and the energy is transmitted to the antenna. Is not transmitted at all.
  • S11 ⁇ 10 dB
  • the power reflected to the power feeding unit is 10%, and the remaining 90% is transmitted to the antenna. That is, the S11 characteristic is also referred to as a return loss characteristic from the idea that there is a loss corresponding to the return to the power supply unit side.
  • S11 ⁇ 10 dB
  • the return loss that is, the return (reflection) loss is 10 dB.
  • the return loss characteristic may be expressed as an S11 characteristic or a VSWR characteristic, and the definition formulas are different, but both are data representing the state of the input impedance as viewed from the antenna power feeding unit.
  • the frequency characteristic of the impedance characteristic shifts to the high frequency side, but the side of the conductor line that increases the line width as described above is like the loop antenna 10a. If it is selected, the frequency characteristic of the impedance characteristic can be shifted to the low frequency side, and as a result, the antenna area and the substantial occupied area of the loop antenna 10a can be reduced.
  • the side part which makes a line width wide can be selected variously besides having shown to the loop antenna 10a of FIG. 3, the example which was most effective is shown as the loop antenna 10a.
  • the side portions forming the respective overhang portions not described above are the same as the widths of the side portions 12a, 12b, 12e, and 12f in FIG. In these cases, the impedance can be adjusted by changing the width.
  • FIGS. 30 shows a case where the dimensions of the projecting portions 24a, 24b, 24c, and 24d of the loop antenna 20 of the third embodiment shown in FIG. 4 are changed as shown in FIGS. It is the graph which compared the impedance characteristic.
  • FIG. 31 shows a case where the dimensions of the overhang portions 24a, 24b, 24c, and 24d of the loop antenna 20 of the third embodiment shown in FIG. 4 are changed as shown in FIGS. It is the graph which compared the radiation characteristic (absolute gain display of a radiation pattern) which is one of the antenna characteristics.
  • FIG. 33 compares impedance characteristics when the position of the through hole of the loop antenna 60 of the fifteenth embodiment shown in FIG. 17 is changed as shown in FIGS. 19, 20, 21, and 22. It is a graph.
  • FIG. 34 shows a loop antenna 1 which is a comparative example shown in FIG. 1, the loop antenna 10 of the first embodiment shown in FIG. 2, the loop antenna 30 of the ninth embodiment shown in FIG. 18 is a graph comparing impedance characteristics of the loop antenna 40c of the thirteenth embodiment shown in FIG. 14 and the loop antenna 60 of the fifteenth embodiment shown in FIG. FIG. 34 proves the phenomenon that the protruding line and the conductor plate function to adjust the impedance of the antenna without changing the current distribution in the loop. “Adjust” in this specification means to lower the frequency of the S11 characteristic so that the input impedance of the antenna becomes 50 ⁇ or a value in the vicinity thereof.
  • the loop antenna 30 of the ninth embodiment shown in FIG. 24 is a graph comparing the radiation characteristics of the loop antenna 50 of the fourteenth embodiment shown in FIG. 15 and the loop antenna 70 of the twentieth embodiment shown in FIG.

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Abstract

ループアンテナ10は、誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部14a、14b、14c、14dを有するアンテナ素子12を備え、アンテナ素子12において導体線路で形成された内角部の一箇所には、給電線を接続するための給電部17が設けられている構造で有り、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を損なうことなく、そのサイズを従来に比べて大幅に小型化することができる。

Description

ループアンテナ
 本発明は、ループアンテナに関する。詳しくは、例えば、携帯電話通信、GPS、Wi-Fi、Bluetooth(登録商標)、RFID等による通信のための各種通信機器、特に、スマートフォンのような複数のアンテナを備えた携帯通信端末、或いはICタグ等への搭載に好適な小型のループアンテナに関する。
 携帯電話等の携帯通信端末は、従来からその小型軽量化が強く求められてきた。また、近年においては、スマートフォンに代表されるように、複数のアンテナが必要となるような多機能化が進み、そのアンテナに割り当てられるスペースも、ますます限られたものとなっている。しかし、これに対処するため、単にアンテナを小型化すると、そのインピーダンス特性(リターンロス)及び放射特性(放射パターン)等のアンテナ特性が劣化する傾向がある。
 一方、一般にループ軸方向の指向性アンテナとして利用でき、半波長のダイポールアンテナよりも高い利得が得られるとされるループアンテナは、その入力インピーダンスが100~200Ωほどもあって比較的高くなっており、携帯通信端末等で一般的な50Ω系の給電回路からそのままの給電することが難しい。
 更に、ループアンテナは、例えば携帯通信端末であれば、アンテナスペースの周囲に近接して配設される筐体及び回路基板等の金属体の影響で、アンテナ特性に影響するインピーダンスが変動しやすいという課題もあった。
 従来の典型的なループアンテナとしては、図1に示すような正方形等、四角形のループアンテナがある。このループアンテナでは、そのインピーダンスの整合と小型化のため、アンテナ本体の給電部と外部の給電回路との間に、通常、インピーダンス変換回路が挿入されていた。なお、以下の説明においては、本発明の特徴(特性)が分かりやすいように、このタイプのループアンテナを比較対象とすることがある。
 また、上記ループアンテナを改良したものとしては、例えば特許文献1に開示されたループアンテナがある。このループアンテナは、ループアンテナのインピーダンスの低減及び小型化を図るために、アンテナ本体の給電部と給電回路との間にインピーダンスの整合をとる整合回路を挿入すると共にアンテナエレメントの一部に蛇行形状部を形成したものである。
 更に、特許文献2には、アンテナのインピーダンスの低減及び小型化を図るために、一つのループを二層に形成し、かつ、アンテナエレメントの近傍に、無給電素子を配設したループアンテナが開示されている。
特開2007-228326号公報 特開2007-194961号公報
 しかしながら、上記従来の各ループアンテナには、次のような課題があった。
 すなわち、特許文献1に開示されたループアンテナは、上記図1に示すループアンテナが有する、アンテナスペースの周囲に近接して配設される筐体及び回路基板等の金属体の影響で、そのインピーダンスが変動しやすいという課題は解消されておらず、加えて、携帯通信端末等に問題なく採用できるほど、充分に小型化できているとはいえなかった。
 また、特許文献2に記載されたアンテナは、無給電素子を備えることで、上記図1に示すループアンテナの50Ω系の給電回路からそのままの給電することが難しい、という課題は解消できる。しかし、このアンテナではグラウンド板が必須であり、グラウンド板とアンテナ素子との位置関係は、アンテナ素子がグラウンド板の側部近傍にグラウンド板の板面に垂直な方向で重ならないように、と限定されている。つまり、アンテナと重なるようにはグラウンド板は配置できないため、スペース効率が悪く、小型化する上で不利である。したがって、アンテナの小型化については充分とはいえなかった。
 本発明は、上記課題を鑑み創案されたもので、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を損なうことなく、そのサイズを従来に比べて大幅に小型化することができるループアンテナを提供することを目的とする。
(1)本発明は、導体線路で同一平面上にあるループを形成し、該ループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部を有するアンテナ素子と、該アンテナ素子に給電するための給電部とを備えるループアンテナである。
 本発明によれば、ループの外形が十字形を形成することで、その入力インピーダンスを50Ω程度に低減することができる。詳しくは、このアンテナ素子の十字形状のループは、正方形のループアンテナの四つの角を内側に折り込むことで、入力インピーダンスが100Ω程度の長方形ループアンテナを二段並列に接続したのと同等のインピーダンス特性になると考えられ、このような形状にするだけで、入力インピーダンスが50Ωほどになり、インピーダンス特性が改善される。しかも、従来の正方形のループアンテナと比べて、その放射特性は劣化することなく同等である。
 なお、アンテナ素子に対する給電という観点からは、一般的に給電線には特性インピーダンスが50Ωのものが使用されるという理由から、本発明のループアンテナのように、アンテナの入力インピーダンスが50Ωに近くなることによって、給電効率が良くなる利点もある。
 これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を従来の正方形のループアンテナと比べて小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能であり、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を実質的に損なうことなく、そのサイズを従来に比べて大幅に小型化することができる。
 なお、この「小型化」の意味は、同一平面上にあるアンテナ素子のアンテナ面積及び実質占有面積が小さくなるということである。
 本明細書にいう「アンテナ面積」の用語は、アンテナ素子の外形が占める面積を意味し、「実質占有面積」の用語は、後述する各実施の形態のようにループアンテナの実質的な占有形状が四角形である場合、例えばアンテナ素子の外形を内包できる最も小さな四角形の面積を意味する。
(2)本発明は、前記アンテナ素子の全体が、誘電体基板の表面に配設されている構成とすることができる。
 この場合は、誘電体基板と一体化することにより、例えばループアンテナを単独で自由空間に存在させる場合とは相違して、誘電体基板の強度、言い換えれば誘電体基板を形成している材料の強度と同等の強度をループアンテナに付与することができる。
 また、アンテナ素子と、後述する導体板を若干の距離(間隔)をもって配することが、誘電体基板の表裏面にこれらを配設することで、容易に実現できる。
 なお、誘電体基板は、広いバンドギャップを有し、直流電流に対しては電気を通さない絶縁体として振る舞う性質を有する。誘電体基板としては、例えば、プラスチック、セラミック、雲母(マイカ)等を採用できる。
 また、誘電体基板の表面にアンテナ素子を配設する方法としては、例えば導体線路をプリントする方法や、誘電体基板表面全体に金属薄膜を張り導体線路の部分以外の金属薄膜をエッチング等で除去してアンテナ素子を形成する方法等があるが、これらの方法に限定されるものではなく、各種公知手段が採用できる。
(3)本発明は、前記導体線路を延長し、前記導体線路と電気的に接続されている突出線路を有する構成とすることができる。
 この場合は、突出線路を設けて導体線路の長さを延長することで、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスをアンテナ素子が単に十字形のものと比べて更に調整(低域化)する働きをし、しかも放射特性は同等である。これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。
 すなわち、突出線路は、アンテナ特性を同等にすることを前提とすれば、長ければ長いほど、突出線路を除く導体線路の全長を短くする(張出部の張り出し長さを短くする)ことができる。これにより、本発明のループアンテナは、アンテナ素子が単に十字形のものと比べてアンテナ素子のアンテナ面積を低減でき、アンテナ素子のサイズを十字形状の縦横比はそのままで(相似形で)、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
 なお、突出線路は、図38に示すように、互いに横並び又は縦並びに位置するか、又は斜向かいに位置する、隣り合う張出部の間の部分に配置されている。詳しくは、図38(a)は上側横並び位置、(b)は左側縦並び位置、(c)は下側横並び位置、(d)は右側縦並び位置、(e)は左上、右下の斜向かい位置、(f)は右上、左下の斜向かい位置である。特に(e)、(f)の斜向かい位置が、より効果的である。(a)~(d)は、方向性を無視すれば同じ構成であり、(e)及び(f)も同様に方向性を無視すれば同じ構成である。また、突出線路は、上記のように二箇所に限定されず、四箇所全部に設けることもできる。
 突出線路は、上記部分で、設けられる本数が一本である場合もあるし、二本以上である場合もある。また、突出線路は、それぞれが直線的であってもよいし、曲線的であってもよく、各種形状が採用できる。突出線路は、アンテナ素子と同一平面上に配設されていてもよいし、同一平面と所要の角度を以て立体的に設けられていてもよい。
 また、突出線路は、例えば直線的又は曲線的に互いに対向して近くなる方向、直線的に互いに平行(角度が同じ場合)又は互いに様々な角度(例えば90°)をもって近くなる方向等に設けることができる。突出線路は、互いに斜向かいに位置する、隣り合う張出部の間に配置することもできる。
 更には、突出線路は、アンテナ素子の実質占有面積の領域内に収まる構造であってもよいし、領域内に収まらず領域から出る構造であってもよい。これについては、後述する導体板、渦巻線路、蛇行部等も同様である。
(4)本発明は、前記導体線路を延長すると共に前記導体線路と電気的に接続されており、隣り合う前記張出部の導体線路から延長されて互いに電気的に接続されている突出線路を有する構成とすることができる。
 この場合は、突出線路を設けて導体線路の長さを延長し、更に突出線路は、隣り合う前記張出部の導体線路から延長して互いに電気的に接続しているので、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを突出線路を電気的に接続していないものと比べて更に調整(低域化)する働きをし、しかも放射特性は同等である。
 これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。
 すなわち、突出線路は、アンテナ特性を同等にすることを前提とすれば、長ければ長いほど、突出線路を除く導体線路の全長を短くする(張出部の張り出し長さを短くする)ことができる。これにより、本発明のループアンテナは、突出線路が電気的に接続していないものと比べてアンテナ素子のアンテナ面積を低減でき、アンテナ素子のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
(5)本発明は、前記アンテナ素子と同一平面上で、隣り合う前記張出部の間に配置され、前記アンテナ素子と電気的に接続された導体板を有する構成とすることができる。
 この場合は、導体板を設けることで、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスをアンテナ素子が単に十字形のものと比べて更に調整(低域化)する働きをし、しかも放射特性は同等である。これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。
 すなわち、導体板は、アンテナ特性を同等にすることを前提とすれば、導体線路の全長をより短くすることができる。これにより、本発明のループアンテナは、アンテナ素子が単に十字形のものと比べてアンテナ素子のアンテナ面積を低減でき、アンテナ素子のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。なお、導体板は地板(グラウンド板)という場合もある。
(6)本発明は、前記アンテナ素子の全体が誘電体基板の表面に配設されており、該誘電体基板の裏面に配置され、隣り合う前記張出部のそれぞれの一部と前記誘電体基板を介して重なり合い、前記誘電体基板の表面側の前記導体線路と電気的に接続された導体板を有する構成とすることができる。
 この場合は、アンテナ素子と導体板を誘電体基板を介して所定の間隔で配置し、それらを電気的に接続することで、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスをアンテナ素子が単に十字形のものと比べて更に調整(低域化)する働きをし、しかも放射特性は同等である。これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。
 すなわち、導体板は、アンテナ特性を同等にすることを前提とすれば、導体線路の全長をより短くすることができる。これにより、本発明のループアンテナは、アンテナ素子が単に十字形のものと比べてアンテナ素子のアンテナ面積を低減でき、アンテナ素子のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
 また、導体板(地板ともいう)をアンテナ素子の近傍に配置して、導体板をアンテナの入力インピーダンス調整素子として機能させることで、課題であった小型化を達成した本発明は、導体板がアンテナ素子の近傍にすでにあることから、例えば携帯通信端末で、導体板のそのまた近傍に金属体(筐体や回路基板)が近接して配設されていても、アンテナ特性に影響するインピーダンスが変動することを防止でき、アンテナ特性(アンテナ性能)の劣化は抑制される。
(7)本発明は、隣り合う前記張出部の間に前記アンテナ素子と同一平面上に配置され、前記導体線路を延長し、前記導体線路と電気的に接続されている渦巻状に形成された渦巻線路を有する構成とすることができる。
 この場合は、渦巻線路を設けて導体線路の長さを延長することで、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスをアンテナ素子が単に十字形のものと比べて更に調整(低域化)する働きをし、しかも放射特性は同等である。これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。
 すなわち、渦巻線路は、アンテナ特性を同等にすることを前提とすれば、渦巻線路を除く導体線路の全長をより短くすることができる。これにより、本発明のループアンテナは、アンテナ素子が単に十字形のものと比べてアンテナ素子のアンテナ面積を低減でき、アンテナ素子のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
(8)本発明は、前記アンテナ素子と同一平面上に設けられ、前記導体線路を延長するための前記導体線路が蛇行した蛇行部を有する構成とすることができる。
 この場合は、蛇行部を設けて導体線路の長さを延長することで、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスをアンテナ素子が単に十字形のものと比べて更に調整(低域化)する働きをし、しかも放射特性は同等である。これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。
 すなわち、蛇行部は、アンテナ特性を同等にすることを前提とすれば、長ければ長いほど、蛇行部を除く導体線路の全長を短くする(張出部の張り出し長さを短くする)ことができる。これにより、本発明のループアンテナは、アンテナ素子が単に十字形のものと比べてアンテナ素子のアンテナ面積を低減でき、アンテナ素子のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
 蛇行部は、例えば正弦波状に曲げてもよいし、矩形波状に折り曲げてもよい。蛇行部の形状は特に限定するものではなく、様々な形状で蛇行させることができる。また、蛇行部は、導体線路の一部だけでなく全体に設けてもよい。
(9)本発明は、前記給電部を介さずに隣り合う一組の張出部及び該張出部と斜向かいにある一組の張出部のうち、内角を形成するよう直交する導体線路の辺部を他の導体線路より幅広に形成した構成とすることもできる。
 この場合は、例えば一様に導体線路の幅を広くしたのでは、インピーダンス特性の周波数が高域側へずれてしまう傾向を示すが、本発明のように導体線路の幅を広くする導体線路の辺部を上記のように適宜選ぶことにより、インピーダンス特性の周波数を低域側へずらすことが可能となる。その結果、アンテナ素子が単に十字形のループアンテナと比べてアンテナ面積及び実質占有面積をより小さくすることができる。
(10)本発明は、導体線路で同一平面上にあるループを形成し、該ループの外形が複数の方向に張り出した張出部を有し、該張出部の間に同一平面方向において凹んだ凹部を有するアンテナ素子と、該アンテナ素子に給電するための給電部とを備えるループアンテナである。
 本発明によれば、ループの外形が複数の方向に張出部を有することで、その入力インピーダンスを50Ω程度に低減することができる。すなわち、このような形状にするだけで、入力インピーダンスが低減され、インピーダンス特性が改善される。しかも、従来の正方形のループアンテナと比べて、その放射特性は劣化することなく同等である。
 これにより、本発明のループアンテナは、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を従来の正方形のループアンテナと比べて小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能であり、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を実質的に損なうことなく、そのサイズを従来に比べて大幅に小型化することができる。
 このループアンテナのアンテナ素子の形状には、張出部を三箇所以上形成したものが含まれる。十字形(四方形)の他、例えば三方形、五方形、六ないし八方形、或いは二つの四角形の一角部同士を一部重合させてつないだ形状(導体線路は外形線に重なる部分のみとする)の二方形等があげられる。
 上記したように、本発明は、ループアンテナ自身の小型化によってこれを搭載する各種通信機器あるいはICタグの小型化を図ることができると共にスマートフォンのような複数の通信機能、即ち、複数のアンテナを必要とする小型の携帯通信端末への搭載を可能とするループアンテナを提供することができる。
 また、線路の幅や、張出部の寸法、突出線路の長さや、導体板の大きさ、スルーホールの位置を変化することにより、アンテナのインピーダンスの調整が容易であり、50Ω系の給電回路のみならず、ICタグ用チップなどあらゆる給電回路とのインピーダンス整合が容易なループアンテナを提供することができる。
 すなわち、ループアンテナの小型化の鍵となる、「ループアンテナのアンテナ素子の形状を十字形にしたり、アンテナ素子に突出線路や導体板を電気的に接続したりすることによるインピーダンス調整」を利用することにより、結果的に、50Ω給電だけではなく、50Ω以外のインピーダンスを有する給電部とアンテナのインピーダンスの整合も容易にできる。
 本明細書及び特許請求の範囲にいう「ループ」とは、アンテナ素子の形状を表すものであり、導体線路を例えば円形、楕円形、或いは四角形等の多角形状の環状体を象るように形成したものをいう。又は、同様に形成した導体線路の始点と終点を、アンテナ素子に給電するための給電回路を介し接続することができる閉路をいう。
 なお、上記課題を解決するための手段、つまり本発明の見方を変えることもできる。
 例えば第1の観点では、そのループを、所定の幅と厚さを有する導体線路をその外形が十字形状となるよう四つの張出部を有するように構成し、四つの張出部を有するように構成することができる。また、この導体線路上に給電部を設けた。その結果、本発明のループアンテナは、そのままでその入力インピーダンスを50Ω程に低減し、さらに従来の正方形のループアンテナと比べて、その放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その占有面積を低減できた。また、ループアンテナは所定の誘電率を有する誘電体基板表面に形成してもよい。
 第2の観点では、そのループを、所定の幅と厚さを有する導体線路をその外形が十字形状となるよう四つの張出部を有するように構成し、この導体線路上に給電部を設け、さらにこれら四つの張出部中の一組の給電部を介さず隣り合う張出部およびそれらと点対称の位置にあるもう一組の給電部を介さず隣り合う張出部は、それぞれ対向する導体線路の幅を他の導体線路の幅よりも広く構成することができる。
 この幅を広くした導体線路は、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整(低域化)する働きをするので、四つの張出部の長さを著しく低減することができ、その結果、本発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べて、その放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる占有面積を著しく低減できた。また、ループアンテナは所定の誘電率を有する誘電体基板表面に形成してもよい。
 第3の観点では、そのループを、所定の幅と厚さを有する導体線路をその外形が十字形状となるよう四つの張出部を有するように構成し、この導体線路上に給電部を設け、さらにこれら四つの張出部中の一組の給電部を介さず隣り合う張出部およびそれらと点対称の位置にあるもう一組の隣り合う張出部は、それらの任意の場所からそれぞれ対向させ互いに干渉しないように側方に伸びる突出線路を有するように構成することができる。
 これらの突出線路は、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整(低域化)する働きをするので、四つの張出部の長さを著しく低減でき、その結果、本発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べて、その放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる占有面積を著しく低減できた。
 この突出線路は、その先端部を開放し長さを調整することで、アンテナのインピーダンスを調整する働きをし、また、その先端を対向する突出線路の先端と電気的に接続することでさらにインピーダンスの周波数特性の調整をする働きをする。さらに、上記四つの張出部をそれぞれ形成する辺の長さはそれぞれの張出部で異なる構成にしてもよい。また、ループアンテナおよびこれを構成する四つの張出部および突出線路は所定の誘電率を有する誘電体基板表面に形成してもよい。
 第4の観点では、上記第3の観点に加え、前記四つの張出部中の他の一組の隣り合う張出部およびそれらと点対称の位置にある他のもう一組の隣り合う張出部も、それらの任意の場所からそれぞれ対向させ互いに干渉しないように伸びる突出線路を有するように構成することができる。これらの突出線路は、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整(低域化)する働きをするので、四つの張出部の長さを著しく低減でき、その結果、本発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べてその放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる実質占有面積を著しく低減できた。また、ループアンテナおよびこれを構成する四つの張出部および突出線路は所定の誘電率を有する誘電体基板表面に形成してもよい。
 第5の観点では、そのループを、所定の幅と厚さを有する導体線路をその外形が十字形状となるよう四つの張出部を有するように構成し、この導体線路上に給電部を設け、さらにこれら四つの張出部中の一組の給電部を介さず隣り合う張出部およびそれらと点対称の位置にあるもう一組の給電部を介さず隣り合う張出部は、それらの任意の場所からそれぞれ近付くように伸びる突出線路を有し、それぞれ対向する張出部と突出線路の任意の場所で電気的に接続され、かつこれらに包囲されるように配設された所定の面積の導体板を有するように構成することができる。
 これらの突出線路および導体板はループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整する働きをするので、四つの張出部の長さをさらに著しく低減でき、その結果、本発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べて、その放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる実質占有面積をさらに著しく低減できた。また、突出線路は必ずしも有しなくてよい。
 さらに、導体板は、突出線路およびそれぞれ対向する張出部上の辺を全て含有するように配設してもよい。また、ループアンテナおよびこれを形成する四つの張出部、突出線路および導体板は、所定の誘電率を有する誘電体基板表面に形成してもよい。
 第6の観点では、そのループを、所定の幅と厚さを有する導体線路をその外形が十字形状となるよう四つの張出部を有するように構成し、四つの張出部を有するように構成し、この導体線路上に給電部を設け、さらに誘電体基板の裏面上に、これら四つの張出部中の一組の給電部を介さずに隣り合う張出部およびそれらと点対称の位置にあるもう一組の給電部を介さすに隣り合う張出部の一部と、誘電体基板を介してそれぞれ重なり合う導体板およびそれぞれの導体板をそれぞれの組の隣り合う張出部に電気的に接続するためのスルーホールを有するように構成することができる。
 これらの誘電体基板の裏面に配設され、スルーホールを通してそれぞれの組の隣り合う張出部に電気的に接続された導体板は、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整(低域化)する働きをするので、四つの張出部の長さをさらに著しく低減でき、その結果、本発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べて、その放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる実質占有面積をさらに著しく低減できた。また、スルーホールは、一組の張出部の任意の場所、少なくとも一つまたは複数個形成することもできる。
 第7の観点では、上記第6の観点に加え、上記給電部を介しない二組の隣り合う二つの張出部のそれぞれの任意の場所からそれぞれ近付くように伸びる突出線路を構成することができる。これらの突出線路は、さらにインピーダンスを調整(低域化)することができ、その結果、本発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べてその放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる実質占有面積を更に低減できた。また、突出線路は他の二組の張出部のそれぞれの任意の場所から互いに近付く方向に伸びるように構成することもできる。また、スルーホールは、張出部のみならず、突出線路のみ、またはその両方へ形成することもできる。
 第8の観点では、上記第7の観点に加え、上記四つの張出部の少なくとも任意の一部にそれらを形成する導体線路の一部が張出部内側へ向かって少なくとも一度は長方形状に折り込まれた蛇行部を構成することができる。この蛇行部はループ中の電流分布を変えることなく、ループアンテナのインピーダンスを調整(低域化)する働きをするので、四つの張出部の長さをさらに低減でき、その結果、この発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べてその放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる実質占有面積をさらに低減できた。なお、蛇行部は複数回折り込んでもよい。
 第9の観点では、そのループを、所定の幅と厚さを有する導体線路をその外形が十字形状となるよう四つの張出部を有するように構成し、四つの張出部を有するように構成し、この導体線路上に給電部を設け、さらにこれら四つの張出部中の一組の給電部を介して隣り合う張出部およびそれらと点対称の位置にあるもう一組の隣り合う張出部は、それぞれ対向する導体線路の幅を他の導体線路の幅より広くし、それぞれの張出部の任意の一部に側方に伸びる突出線路を設け、その突出線路の先端に渦巻状の導体線路が電気的に接続するように、かつこれら渦巻き状導体線路が互いに干渉しないように構成することができる。
 これらの幅の広い導体線路およびそれぞれの張出部の一部に接続した突出線路とその先端に接続した渦巻状の導体線路は、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整(低域化)する働きをするので、四つの張出部の長さをさらに著しく低減でき、その結果、この本発明のループアンテナは、従来の正方形のループアンテナと比べてその放射特性は同等であるがインピーダンス特性は改善され、かつ、その正方形で囲まれる実質占有面積をさらに著しく低減できた。また、ループアンテナおよびこれを構成する四つの張出部、突出線路および渦巻状の導体線路は所定の誘電率を有する誘電体基板表面に形成してもよい。
 本発明は、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を損なうことなく、そのサイズを従来に比べて大幅に小型化することができるループアンテナを提供することができる。
本発明の比較の対象とする従来の正方形のループアンテナの表面図である。 本発明に係るループアンテナの第1の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第2の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第3の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第4の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第5の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第6の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第7の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第8の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第9の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第10の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第11の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第12実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第13の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第14の実施の形態を示す表面図である。 図15に示したループアンテナの裏面図である。 本発明に係るループアンテナの第15の実施の形態を示す表面図である。 図17に示したループアンテナの裏面図である。 本発明に係るループアンテナの第16の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第17の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第18の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第19の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第20の実施の形態を示す表面図である。 図23に示したループアンテナの裏面図である。 本発明に係るループアンテナの第21の実施の形態を示す表面図である。 本発明に係るループアンテナの第22の実施の形態を示し、(a)は表面図、(b)は裏面図である。 本発明に係るループアンテナの第23の実施の形態を示し、(a)は表面図、(b)は裏面図である。 図2に示す第1の実施の形態のループアンテナ及び図3に示す第2の実施の形態のループアンテナのアンテナ特性の一つであるインピーダンス特性を比較したグラフである。 図4に示す第3の実施の形態のループアンテナの各突出線路(合計四本)の長さを同様に変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。 図4に示す第3の実施の形態のループアンテナの張出部の寸法を図7、図8、図9に示したように変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。 図4に示す第3の実施の形態のループアンテナの張出部の寸法を図7、図8、図9に示したように変化させた場合のアンテナ特性の一つである放射特性(放射パターンの絶対利得表示)を比較したグラフである。 図10に示す第9の実施の形態のループアンテナの各突出線路(合計八本)の長さを同様に変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。 図17に示した第15の実施の形態のループアンテナのスルーホールの位置を図19、図20、図21、図22に示したように変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。 図1に示した比較例であるループアンテナ、図2に示した第1の実施の形態のループアンテナ、図10に示した第9の実施の形態のループアンテナ、図14に示した第13の実施の形態のループアンテナ及び図17に示した第15の実施の形態のループアンテナのインピーダンス特性を比較したグラフである。 図1に示した比較例であるループアンテナ、図2に示した第1の実施の形態のループアンテナ、図10に示した第9の実施の形態のループアンテナ、図15に示した第14の実施の形態のループアンテナ及び図23に示した第20の実施の形態のループアンテナの放射特性を比較したグラフである。 十字形状のアンテナ素子の他の例を示し、(a)は先端角部を円弧状としたもの、(b)は先端角部を45°の傾斜部としたもの、(c)は先端の二等辺部が90°を成すものの説明図である。 アンテナ素子に対し間接的に給電する例を示し、(a)は中心ダイポール給電方法、(b)は外側モノポール給電方法の説明図である。 アンテナ素子に対し突出線路を設ける箇所を示し、(a)は上側横並び位置、(b)は左側縦並び位置、(c)は下側横並び位置、(d)は右側縦並び位置、(e)は左上、右下の斜向かい位置、(f)は右上、左下の斜向かい位置である。
 図1は、その占める面積及びアンテナ特性に関して、本発明の比較の対象とする従来の正方形のループアンテナ1の表面図である。
 ループアンテナ1は、図示していない誘電体基板表面に、所定の幅と厚さを有する導体線路(符号省略)で同一平面上にある正方形ループを形成するようにしてアンテナ素子2が配設されている。
 アンテナ素子2の導体線路上には、給電線(図示省略)を接続するための給電部7が設けられている。この正方形のアンテナ素子2の縦横の長さは、例えばループアンテナを構成する導体線路の線路幅を0.2mmとした場合、図示のように74mm×74mmである。
 上記サイズのループアンテナ1は、例えばUHF帯のRFIDタグに使われる他、UHF帯の地上波デジタル放送の携帯型受信機、自動車のフロントガラス付設用のアンテナ、又は携帯電話(LTEやW-CDMA)の自動車のフロントガラス付設用のアンテナ等に採用される。
 また、上記正方形のループアンテナ1は、半波長ダイポールアンテナ(50Ω)を2段直列に接続したのと同等のインピーダンス特性であると考えられ、入力インピーダンスは、半波長アンテナの2倍の約100Ωとなる。なお、この正方形のループアンテナ1のインピーダンス特性(リターンロス)及び放射特性(放射パターン)は、それぞれ後述する図34、図35に示している。
 図2は、本発明に係るループアンテナの第1の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ10は、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部14a、14b、14c、14dを有するアンテナ素子12を備えている。
 また、アンテナ素子12において、導体線路で形成された図2で右上の内角部(内角部は、導体線路において張出部の間に設けられ同一平面方向において凹んだ凹部に相当)には、給電線を接続するための給電部17が設けられている。
 このループアンテナ10のアンテナ素子12を取り囲む正方形(ループアンテナ10の実質占有面積)の縦横の長さは、図2に示すようにアンテナ素子12を構成する導体線路の線路幅wを0.2mmとした場合、70mm×70mmとしている。
 ループアンテナ10は、図1の正方形のループアンテナ1に比べて、アンテナ素子12の十字型のループに取り囲まれるアンテナ面積は著しく小さくなっており、アンテナ素子12の実質占有面積の縦横のサイズも上記のようにやや小さくなっている。
 このループアンテナ10のインピーダンス特性(リターンロス)及び放射特性(放射パターン)は、それぞれ図34、図35に示されているように、図1の正方形のループアンテナ1と比べてその放射特性は同等であるが、インピーダンス特性は大幅に改善していることが分かる。
 また、給電部17は、アンテナ素子12の導体線路上の任意の場所に設けてもよいが、図2に示すように、隣り合う張出部の導体線路同士が接続しあう部分付近に設けるのがより好ましい。その理由の一つは、アンテナ素子を十字形にすることで、中心を境に直線的位置にある各張出部を一組のアンテナとし、アンテナ素子を形成する二組のアンテナを並列に接続するためには、本実施の形態で示される位置に給電部17を設ける必要があるからである。二つめは、電流分布がアンテナ素子に左右もしくは上下対称になることが、全方向にまんべんなく放射がなされ、直線偏波特性をよくするために必要であり、そのためにはアンテナ素子の中心近傍に給電部を設けるのが有利なためである。
 また、ループアンテナ10を初めとし、十字形状のアンテナ素子を有する後述する各ループアンテナは、図36に示すように、ループを十字形を象るように形成した導体線路の角部(曲がり角部又は先端形状)を丸めたり(円弧状、湾曲状に形成したり)、角部を落としたり(90°の角部なら45°に傾斜させた線路を形成)することで、電流の流れが良くなり、アンテナの特性も良くなる。
(作用)
 図2、図34、図35を主に参照し、ループアンテナ10の作用を説明する。まず、アンテナ性能は、インピーダンス特性(S11特性)と、放射特性(放射利得)で示されるものである。インピーダンス特性は、アンテナ長(導体線路長)で決まり、放射利得は、アンテナ面積でほぼ決まるとされている。つまり、ある周波数で動作するアンテナを作ろうと思えば、自ずとアンテナ長とアンテナ面積は決まるので、アンテナをそれより小さくすると性能が劣化するというのが常識である。
 本発明に係るループアンテナ10は、アンテナ長とアンテナ面積が小さくなっても、インピーダンス特性、放射利得共に、ほとんど劣化しないものである。
 図34のグラフは、図2のループアンテナ10のようにアンテナ素子12を十字形状とすることで、図1のループアンテナ1と比較してインピーダンス特性が改善されることを示している。つまり、ループアンテナ10は、ループアンテナ1と比較してアンテナ素子の正方形の実質占有面積が小さくなっているにも関わらず、インピーダンス特性が大幅に改善されている。また、図35から分かるように、放射特性に関しては、ループアンテナ10は、ループアンテナ1と比較してそれ程劣化しておらず、ほぼ同等である。
 これらのことから分かるように、ループアンテナ10は、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を従来の正方形のループアンテナ1と比べて小型化し、なおかつ少なくとも同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。したがって、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を実質的に損なうことなく、そのサイズを従来のループアンテナ1と比べて大幅に小型化することができる。
 なお、給電部17は、本実施の形態では導体線路12上にあり、アンテナ素子12のループは給電部17を始点および終点とする閉ループであるが、これに限定するものではなく、図37に示すように、例えば導体線路に近接した給電線路を用いて、アンテナ素子へ間接的に給電することも可能である。この場合、アンテナ素子は、自身が閉ループ(ループの始点と終点が給電部を介さず閉じている)で、給電部のない寄生素子である。図37(a)は中心ダイポール給電、(b)は外側モノポール給電を表している。これらの給電方法は、後述する各ループアンテナの給電部としても採用できる。なお、後述する第23の実施の形態(図27参照)で説明する給電手段もアンテナ素子へ間接的に給電する方法の一つである。
 図3は、本発明に係るループアンテナの第2の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ10aは、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部14a、14b、14c、14dを有するアンテナ素子12を備えている。また、アンテナ素子12において、導体線路で形成された図2で右上の内角部には、給電線を接続するための給電部17が設けられている。
 ループアンテナ10aは、給電部17を介さず隣り合う一組の張出部14a、14d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部17を介さず隣り合う張出部14b、14cにおいて、同じ組で隣り合う張出部の互いに連続する導体線路の辺部12g、12h及び12c、12dの幅を、他の導体線路の辺部12a、12b及び12e、12fの幅より広くしたものである。
 このループアンテナ10aの実質占有面積の縦横の長さは、70mm×70mmとしている。また、各張出部14a、14b、14c、14dを形成する導体線路において、辺部12c、12d、12g、12hの線路幅w2を、他の辺部12a、12b、12e、12fの線路幅w1に比べ広くしている。本実施の形態では、線路幅w1が0.2mmであり、線路幅w2が1.0mmである。
(作用)
 図3、図28を主に参照してループアンテナ10aの作用を説明する。
 図28を参照し、上記ループアンテナ10の項で説明したように、導体線路の幅を全て1mmとした場合よりも、導体線路の幅を全て0.2mmとした場合の方が、S11が改善されている(周波数範囲がより低い周波数へと移動している)ことがわかる。
 そして、本実施の形態の、導体線路の一部だけを1mmとし、他の導体線路を0.2mmとしたループアンテナ10aは、周波数範囲が、更に低域側へ移動している。このように、周波数が低域側へ移動した場合、所定の周波数でS11特性がよくなる様にアンテナ長とアンテナ面積を変化させる必要があるが、アンテナ長とアンテナ面積を小さくすることでこれに対応できる。したがって、ループアンテナ10aは、ループアンテナ10と比較して、インピーダンス特性がより改善されており、ループアンテナを更に小型化することが可能である。
 なお、S11の周波数特性を低域側へ移動させるには、一般的にはアンテナ長を長くする。しかし、本発明のループが十字形のループアンテナ10aは、上記のようにアンテナ長及びアンテナ面積を変えずにS11を低域側へ移動できることになる。つまり、S11の周波数特性を少なくとも従来のループアンテナに合わせることを前提とすれば、従来のループアンテナよりアンテナ面積又は実質占有面積が小さくて、アンテナ性能を高める上で不利な形態であっても、アンテナ性能に遜色のない高感度のループアンテナを作製できることになる。これにより、例えば携帯通信端末等で割り当てられる限られたアンテナスペース内で、アンテナ性能を最大限発揮できるループアンテナが提供できる。
 なお、ループアンテナ10aのように、四つの張出部14a、14b、14c、14dによってアンテナ素子12を形成し、後述するような突出線路や渦巻線路を付加しない場合は、給電部を介さずに隣り合う一組の張出部及びそれと点対称位置にある他の一組の張出部において、互いに直交して交わり内角部で連続する導体線路の幅だけを広くした方が、ループアンテナを小型化する上ではより効果がある。
 図4は、本発明に係るループアンテナの第3の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ20は、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部24a、24b、24c、24dを有するアンテナ素子22を備えている。また、アンテナ素子22において、導体線路で形成された図4で右上の内角部には、給電線を接続するための給電部27が設けられている。
 ループアンテナ20は、給電部27を介さず隣り合う一組の張出部24a、24d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部27を介さず隣り合う張出部24b、24cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くよう伸びて先端同士は非接触の突出線路26g、26h及び26c、26dを有する。すなわち、突出線路26g、26h及び26c、26dは、アンテナ素子22の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 これら突出線路26c、26d及び26g、26hは、アンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部24a、24b、24c、24dの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 本実施の形態においては、各張出部24a、24b、24c、24dの短辺は8mm、長辺を25.4mmとしている。
 また、ループアンテナ20のアンテナ素子22を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子22を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図示のように58.8mm×58.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの63%に低減されている。
 なお、張出部24a、24b、24c、24dから伸びる突出線路の数、位置及びそれらの突出方向は、給電回路のインピーダンスや給電部の配設位置によって適宜最適なものに変更される。
(作用)
 図4、図29を主に参照し、ループアンテナ20の作用を説明する。
 ループアンテナ20は、上記ループアンテナ10と比較して、突出線路26g、26h及び26c、26dによるインピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子22をアンテナ素子12に比べて小型化し、なおかつ少なくとも同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。
 したがって、ループアンテナ20は、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を実質的に損なうことなく、そのサイズを上記ループアンテナ10と比べて更に小型化することができる。
 なお、図29は、上記突出線路の長さL1を変化させた場合の、給電部からみたS11特性を示したものである。図29のグラフには、L1を長くするほうが、S11特性の周波数が低くなり、インピーダンス特性がより改善する傾向が表れている。これは、L1を長くするだけ、インピーダンス特性がより改善し、そのアドバンテージがある分、アンテナ素子22をL1がより短いものと比較して小型化して、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能であることを示している。これにより、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を実質的に損なうことなく、そのサイズを従来に比べて大幅に小型化することができる。
 図5は、本発明に係るループアンテナの第4の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ20aは、給電部27を介さず隣り合う一組の張出部24a、24dのそれぞれの先端部付近から互いに90°の角度を以て近付くように伸びて先端同士は非接触の突出線路26g、26hを誘電体基板表面に形成したものである。すなわち、突出線路26g、26hは、アンテナ素子22の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ20aのアンテナ素子22を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子22を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図示のように64.8mm×64.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの77%に低減されている。
 図6は、本発明に係るループアンテナの第5の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ20bは、給電部27を介さず隣り合う一組の張出部24a、24d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部27を介さず隣り合う張出部24b、24cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くように伸びて先端部を接点21a、21bで電気的に接続した突出線路26c、26d及び26g、26hを誘電体基板表面に形成したものである。すなわち、突出線路26c、26d及び26g、26hは、アンテナ素子22の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ20bのアンテナ素子22を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子22を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図示のように58.8mm×58.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの63%に低減されている。
 ループアンテナ20bは、上記接点21a、21bで突出線路26c、26d及び26g、26hを電気的に接続することで、上記ループアンテナ20(図4参照)と比較して、アンテナのインピーダンスを更に調整(低域化)できる。
 図7は、本発明に係るループアンテナの第6の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ20cは、給電部27を介さず隣り合う一組の張出部24a、24d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部27を介さず隣り合う張出部24b、24cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くように伸びて先端同士は非接触の突出線路26c、26d及び26g、26hを誘電体基板表面に形成したものである。すなわち、突出線路26c、26d及び26g、26hは、アンテナ素子22の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 そして、アンテナ素子22の中心を境に上下方向の直線的位置にある張出部24a、24cの幅S1を、その他の張出部24b、24dの幅S2より広く形成した。
 なお、図において、L3は張出部24b、24dの長さを表し、L4は張出部24a、24cの長さを表している。
 ループアンテナ20cのアンテナ素子22を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子22を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図6に示したループアンテナ20bと同様に58.8mm×58.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの63%に低減されている。
 図8は、本発明に係るループアンテナの第7の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ20dは、給電部27を介さず隣り合う一組の張出部24a、24d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部27を介さず隣り合う張出部24b、24cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くように伸びて先端同士は非接触の突出線路26c、26d及び26g、26hを誘電体基板表面に形成したものである。すなわち、突出線路26c、26d及び26g、26hは、アンテナ素子22の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 そして、アンテナ素子22の中心を境に左右方向の直線的位置にある張出部24b、24dの幅S2を、その他の張出部24a、24cの幅S1より広く形成した。
 なお、図において、L3は張出部24b、24dの長さを表し、L4は張出部24a、24cの長さを表している。
 ループアンテナ20dのアンテナ素子22を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子22を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図6に示したループアンテナ20bと同様に58.8mm×58.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの63%に低減されている。
 図9は、本発明に係るループアンテナの第8の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ20eは、給電部27を介さず隣り合う一組の張出部24a、24d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部27を介さず隣り合う張出部24b、24cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くように伸びて先端同士は非接触の突出線路26c、26d及び26g、26hを誘電体基板表面に形成したものである。すなわち、突出線路26c、26d及び26g、26hは、アンテナ素子22の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 そして、アンテナ素子22の中心を境に左右方向の直線的位置にある張出部24b、24dの幅S2を、その他の張出部24a、24cの幅S1と同じ幅に形成した。
 なお、図において、L3は張出部24b、24dの長さを表し、L4は張出部24a、24cの長さを表している。
 ループアンテナ20eのアンテナ素子22を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子22を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図6に示したループアンテナ20bと同様に58.8mm×58.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの63%に低減されている。
 ループアンテナ20eは、上下の張出部24a、24cの短辺(横幅)S1を16mmとし、その分、左右の張出部24b、24dの長辺L3を21.4mmと短くしている。同様に、左右の張出部24b、24dの短辺(縦幅)S2を16mmとし、その分、上下の張出部24a、24cの長辺L4を21.4mmと短くしている。
(作用)
 図30には、上記各ループアンテナ20、20c、20d、20eのインピーダンス特性が示されており、図31には同じく放射特性が示されている。
 図30及び図31から分かるように、張出部の幅S1や幅S2をより広くすることで、インピーダンス特性や放射特性は、それ程大きくは変化しておらず、ループアンテナを設置する場所に応じて、アンテナ性能に大きく影響を与えることなく、張出部の幅を変化させることが可能であることを示している。
 また、図30、図31は、張出部の幅S1や幅S2を広くすることは、各ループアンテナのインピーダンス特性を若干ではあるが劣化させ、逆に放射特性は若干であるが向上させることを示している。
 図10は、本発明に係るループアンテナの第9の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ30は、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部34a、34b、34c、34dを有するアンテナ素子32を備えている。また、アンテナ素子32において、導体線路で形成された図10で右上の内角部には、給電線を接続するための給電部37が設けられている。
 ループアンテナ30は、給電部37を介さず隣り合う一組の張出部34a、34d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部37を介さず隣り合う張出部34b、34cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くよう伸びて、互いの先端が接点31a、31bで電気的に接続された突出線路36g、36h及び36c、36dを有している。
 更にループアンテナ30は、給電部37を介し隣り合う一組の張出部34a、34b及びそれと点対称の位置にあるもう一組の給電部37を介さず隣り合う張出部34c、34dのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くよう伸びて、互いの先端同士が非接触の突出線路36a、36b及び36e、36fを有している。上記突出線路36g、36h、36c、36d及び36a、36b、36e、36fは、アンテナ素子32の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。なお、図においてL2は、各張出部の長さを表している。
 ループアンテナ30のアンテナ素子32を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子32を構成している導体線路の幅が0.2mmの場合、図示したように50.8mm×50.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの47%に低減されている。
(作用)
 ループアンテナ30は、上記のように隣り合う全部の張出部34a、34b、34c、34dの間の部分に突出線路36g、36h、36c、36d及び36a、36b、36e、36fを設けたものであり、これら突出線路は、アンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部34a、34b、34c、34dの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 なお、図32は、図10に示すループアンテナ30の各突出線路36g、36h、36c、36d、36a、36b、36e、36fの長さL2をL2=0mm(設けない)、8mm、16mm、20.8mm(図6のように接続)の各長さに変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。
 図32は、ループアンテナ30は、各突出線路の長さL2を長くするだけ、インピーダンス特性がより改善し、そのアドバンテージがある分、アンテナ素子22をL2がより短いものと比較して小型化して、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能であることを示している。すなわち、ループアンテナ30は、インピーダンス特性又は放射特性等のアンテナ特性を実質的に損なうことなく、L2がより短いものと比較して、そのサイズをより小型化することができる。
 また、ループアンテナ30のインピーダンス特性(リターンロス)及び放射特性(放射パターン)は、図35に示しているように上記ループアンテナ10と比べてその放射特性は若干低下しているが、図34に示しているようにインピーダンス特性は逆に向上しており、総合的には良好であることが分る。
 図11は、本発明に係るループアンテナの第10の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ40は、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部44a、44b、44c、44dを有するアンテナ素子42を備えている。また、アンテナ素子42において、導体線路で形成された図11で右上の内角部には、給電線を接続するための給電部47が設けられている。
 ループアンテナ40は、給電部47を介さず隣り合う一組の張出部44a、44d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部47を介さず隣り合う張出部44b、44cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くように伸びて先端部を接点41a、41bで電気的に接続した突出線路46c、46d及び46g、46hを誘電体基板表面に形成したものである。
 更に、突出線路46c、46d及び46g、46hの内側には、正方形状の導体板48a、48bが誘電体基板表面に配設されている。導体板48a、48bは、突出線路46c、46dと張出部44a、44dの導体線路(符号省略)の間を埋めるように、及び突出線路46g、46hと張出部44b、44cの導体線路(符号省略)の間を埋めるように、上記突出線路及び導体線路と電気的に接続されて配設されている。上記突出線路46c、46d、46g、46h及び導体板48a、48bは、アンテナ素子42の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ40のアンテナ素子42を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子42を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図示のように53.2mm×53.2mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの52%に低減されている。
(作用)
 ループアンテナ40は、突出線路46c、46d及び46g、46hに加え、導体板48a、48bも、アンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部44a、44b、44c、44dの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 ループアンテナ40は、十字形のアンテナ素子に突出線路だけを設けたものと比較して、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。これにより、ループアンテナ40は、アンテナ素子のアンテナ面積をより低減でき、アンテナ素子のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
 なお、張出部44a、44b、44c、44dの先端部から伸びる突出線路の数、それらの突出方向、これら突出線路にそれぞれ電気的に接続された導体板の数、位置、形状及び広さ等は、そのループアンテナの給電部の配設位置によって変更される場合がある。これについては、他のループアンテナ20、30、50、60、70、90等も同様である。
 また、構造的にループアンテナ40とアンテナ性能が同等と推測できる、後述するループアンテナ40cのインピーダンス特性(リターンロス)が図34に示されており、正方形のループアンテナ1と比べて良好であることが分かる。つまり、ループアンテナ40もループアンテナ40cと同様に、良好なインピーダンス特性を示すことが推測できる。
 図12は、本発明に係るループアンテナの第11の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ40aは、給電部47を介さず隣り合う一組の張出部44a、44d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部47を介さず隣り合う張出部44b、44cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くよう伸びて、先端同士が非接触の突出線路46g、46h及び46c、46dを有し、突出線路46g、46h及び46c、46dのそれぞれの内方の張出部44a、44b及び44c、44dの導体線路の内角部に突出線路46g、46h及び46c、46dと離隔した導体板48a、48bを有する。すなわち、突出線路46g、46h、46c、46d及び導体板48a、48bは、アンテナ素子42の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ40aのアンテナ素子42を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子42を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、上記ループアンテナ40と同様、53.2mm×53.2mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの52%に低減されている。
 図13は、本発明に係るループアンテナの第12実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ40bは、給電部47を介さず隣り合う一組の張出部44a、44d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部47を介さず隣り合う張出部44b、44cのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くよう伸びて、先端同士が非接触の突出線路46g、46h及び46c、46dを有し、突出線路46g、46h及び46c、46dのそれぞれに電気的に接続され、張出部44a、44b及び44c、44dの内角部を挟む導体線路と離隔した導体板48a、48bを有する。すなわち、突出線路46g、46h、46c、46d及び導体板48a、48bは、アンテナ素子42の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ40bのアンテナ素子42を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子42を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、上記ループアンテナ40と同様、53.2mm×53.2mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの52%に低減されている。
 図14は、本発明に係るループアンテナの第13の実施の形態を示すものである。
 ループアンテナ40cは、上記ループアンテナ40(図11参照)の構造に加えて、更に給電部47を介し隣り合う張出部44a、44b及びそれと点対称の位置にあるもう一組の給電部47を介さず隣り合う張出部44c、44dのそれぞれの先端部から互いに90°の角度を以て近付くよう伸びて、先端同士が非接触の突出線路46a、46b及び46e、46fを有する。突出線路46a、46b、46e、46f及び導体板48a、48bは、アンテナ素子42の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 このループアンテナ40cのアンテナ素子42を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子42を構成する導体線路の幅が0.2mmの場合、図示したように46.8mm×46.8mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの40%に低減されている。
 なお、上記ループアンテナ40a、40b、40cの作用は、上記ループアンテナ40とほぼ同等であり、詳細な説明については省略する。
 図15、図16は、本発明に係るループアンテナの第14の実施の形態を示すものである。図15は表面図、図16は裏面図である。
 ループアンテナ50は、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部54a、54b、54c、54dを有するアンテナ素子52を備えている。
 また、アンテナ素子52において、導体線路で形成された図15で右上の内角部には、給電線を接続するための給電部57が設けられている。
 給電部57が設けられている導体線路の内角部の横側の内角部と下側の内角部には、導体線路、誘電体基板及び次に説明する導体板58a、58bを貫通するスルーホール59a、59bが形成されている。
 誘電体基板の裏面には、給電部57を介さず隣り合う一組の張出部54a、54d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部57を介さず隣り合う張出部54b、54cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板を介して重なり合い、誘電体基板の表面側のアンテナ素子52と電気的に接続されている二枚の導体板58a、58bを有する。導体板58a、58bは、それぞれスルーホール59a、59b(ジャンパー線、ハンダ等、他の手段も採用できる)でアンテナ素子52と接続されている。導体板58a、58bは、アンテナ素子52の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 このループアンテナ50のアンテナ素子52を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、図示したように37mm×37mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの25%に低減されている。
(作用)
 ループアンテナ50は、導体板58a、58bがアンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部54a、54b、54c、54dの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 また、ループアンテナ50の放射特性(放射利得)は、図35に示されているように図1の正方形のループアンテナ1と比べてその放射特性はやや落ちるが、インピーダンス特性は図34に示されているように、後述するループアンテナ60と同等であることから、総合的に良好であることが分かる。
 ループアンテナ50は、単に十字形のアンテナ素子12を有するループアンテナ10と比較して、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子52を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。これにより、ループアンテナ50は、アンテナ素子52のアンテナ面積をより低減でき、アンテナ素子52のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
 なお、図34には、ループアンテナ60(図17)のS11特性は示しているが、ループアンテナ50(図15)のS11特性は示していない。しかし、ループアンテナ50の実質占有面積37mm×37mmは、S11特性が920MHz前後で最も良くなるように調整した際のものであり、したがって、突出線路を付けたループアンテナ60の方が、よりインピーダンス調整力がある、すなわちより小型化できる、という根拠となり得る。
 図17、図18は、本発明に係るループアンテナの第15の実施の形態を示すものである。図17は表面図、図18は裏面図である。
 ループアンテナ60は、上記ループアンテナ20(図4参照)のアンテナ素子22と同等構造のアンテナ素子62を有している。アンテナ素子62は、更に給電部67を介さず隣り合う張出部64a、64dの導体線路の直交する内角部に導体線路、誘電体基板及び次に説明する導体板68a、68bを貫通するスルーホール69a、69bを有している。また、上記ループアンテナ20(図4参照)の突出線路26c、26d及び26g、26hと同様の突出線路66c、66d及び66g、66hが設けられている。
 誘電体基板の裏面には、給電部67を介さず隣り合う一組の張出部64a、64d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部67を介さず隣り合う張出部64b、64cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板を介して重なり合い、誘電体基板の表面側のアンテナ素子62と電気的に接続されている二枚の導体板68a、68bを有する。導体板68a、68bは、それぞれスルーホール69a、69bでアンテナ素子62と接続されている。突出線路66c、66d、66g、66h及び導体板68a、68bは、アンテナ素子62の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ60のアンテナ素子62を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子62を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、図示したように34mm×34mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの21%に低減されている。
(作用)
 ループアンテナ60は、導体板68a、68bに加え、アンテナ素子62の突出線路66c、66d、66g、66hも、アンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部64a、64b、64c、64dの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 また、ループアンテナ60の放射特性(放射利得)は、図1の正方形のループアンテナ1と比べ正面方向の絶対利得が約2dBほど悪くなる。しかし、図34に示されているように図1の正方形のループアンテナ1と比較してインピーダンス特性はほぼ同等である。
 ループアンテナ60は、十字形のアンテナ素子を有し導体板を有するループアンテナ50と比較して、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子62を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。これにより、ループアンテナ60は、アンテナ素子62のアンテナ面積をより低減でき、アンテナ素子62のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
 図19は、本発明に係るループアンテナの第16の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ60aは、上記ループアンテナ60(図18参照)のアンテナ素子62と同等構造のアンテナ素子62を有している。ループアンテナ60aのアンテナ素子62は、更に突出線路66c、66d及び66g、66hの先端部に導体線路、誘電体基板及び次に説明する導体板68a、68bを貫通したスルーホール69c、69d及び69e、69fを有している。
 誘電体基板の裏面には、給電部67を介さず隣り合う一組の張出部64a、64d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部67を介さず隣り合う張出部64b、64cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板を介して重なり合い、誘電体基板の表面側のアンテナ素子62と電気的に接続されている二枚の導体板68a、68bを有する。導体板68a、68bは、それぞれスルーホール69a、69b、69c、69d、69e、69fでアンテナ素子62と接続されている。突出線路66c、66d、66g、66h及び導体板68a、68bは、アンテナ素子62の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ60aのアンテナ素子62を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子62を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、上記ループアンテナ60と同様、34mm×34mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの21%に低減されている。
 図20は、本発明に係るループアンテナの第17の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ60bは、上記ループアンテナ60a(図19参照)のアンテナ素子62と、スルーホール69a、69bが設けられていない点を除き同等構造のアンテナ素子62を有している。
 誘電体基板の裏面には、給電部67を介さず隣り合う一組の張出部64a、64d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部67を介さず隣り合う張出部64b、64cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板を介して重なり合い、誘電体基板の表面側のアンテナ素子62と電気的に接続されている二枚の導体板68a、68bを有する。導体板68a、68bは、それぞれスルーホール69c、69d、69e、69fでアンテナ素子62と接続されている。突出線路66c、66d、66g、66h及び導体板68a、68bは、アンテナ素子62の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ60bのアンテナ素子62を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子62を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、上記ループアンテナ60と同様、34mm×34mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの21%に低減されている。
 図21は、本発明に係るループアンテナの第18の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ60cは、スルーホール69a、69bが設けられておらず、突出線路66c、66d及び66g、66hの基部の各張出部64a、64b、64c、64dの導体線路と重なる位置にスルーホール69g、69h及び69i、69jが設けられている点を除き、上記ループアンテナ60(図17参照)のアンテナ素子62と同等構造のアンテナ素子62を有している。
 誘電体基板の裏面には、給電部67を介さず隣り合う一組の張出部64a、64d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部67を介さず隣り合う張出部64b、64cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板を介して重なり合い、誘電体基板の表面側のアンテナ素子62と電気的に接続されている二枚の導体板68a、68bを有する。導体板68a、68bは、それぞれスルーホール69g、69h、69i、69jでアンテナ素子62と接続されている。突出線路66c、66d、66g、66h及び導体板68a、68bは、アンテナ素子62の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ60cのアンテナ素子62を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子62を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、上記ループアンテナ60と同様、34mm×34mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの21%に低減されている。
 図22は、本発明に係るループアンテナの第19の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ60dは、上記ループアンテナ60(図17参照)のアンテナ素子62と同等構造のアンテナ素子62を有している。ループアンテナ60dのアンテナ素子62には、スルーホール69a、69bに加えて、更に突出線路66c、66d及び66g、66hの基部の各張出部64a、64b、64c、64dの導体線路と重なる位置にスルーホール69g、69h及び69i、69jが設けられている。
 誘電体基板の裏面には、給電部67を介さず隣り合う一組の張出部64a、64d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部67を介さず隣り合う張出部64b、64cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板を介して重なり合い、誘電体基板の表面側のアンテナ素子62と電気的に接続されている二枚の導体板68a、68bを有する。導体板68a、68bは、それぞれスルーホール69a、69b、69g、69h、69i、69jでアンテナ素子62と接続されている。突出線路66c、66d、66g、66h及び導体板68a、68bは、アンテナ素子62の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 ループアンテナ60dのアンテナ素子62を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、アンテナ素子62を構成する導体線路の幅を0.2mmとした場合、上記ループアンテナ60と同様、34mm×34mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの21%に低減されている。
(作用)
 上記ループアンテナ60a、60b、60c、60dは、上記ループアンテナ60とほぼ同等の構造を有しており、アンテナ性能についても同等と推測できる。しかし、ループアンテナ60、60a、60b、60c、60dは、スルーホールの位置、すなわち導体板68a、68bにおいて、誘電体基板を挟み上記アンテナ素子62と電気的に接続する位置がそれぞれ異なっている。
 図33では、スルーホールの位置が異なるループアンテナ60、60a、60b、60c、60dのインピーダンス特性を比較している。
 図33のグラフからは、ループアンテナ60c、60d、ループアンテナ60a、ループアンテナ60、ループアンテナ60bの順で周波数特性が低域へずれており、簡単にいえば、スルーホールが突出線路の基部や導体線路の内角部にあるより、突出線路の先端部にある方がよりインピーダンス特性が改善される傾向にあることが分かる。つまり、図20に示すループアンテナ60bによれば、ループアンテナの更なる小型化が可能であることを示している。
 図23、図24は、本発明に係るループアンテナの第20の実施の形態を示すものである。図23は表面図、図24は裏面図を表している。
 ループアンテナ70は、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部74a、74b、74c、74dを有するアンテナ素子72を備えている。
 また、アンテナ素子72において、導体線路で形成された図23で右上の内角部には、給電線を接続するための給電部77が設けられている。
 給電部77が設けられている導体線路の内角部の横側の内角部と下側の内角部には、導体線路、誘電体基板及び後述する導体板78a、78bを貫通するスルーホール79a、79bが形成されている。
 そして、給電部77を介し隣り合う張出部74a、74bの互いに直交し連続する導体線路及びそれと点対称の位置にあるもう一組の給電部77を介さず隣り合う張出部74c、74dの互いに直交し連続する導体線路には、それぞれ導体線路が矩形波状に蛇行した蛇行部73a、73b及び73c、73dが設けられている。蛇行部73a、73b、73c、73dは、アンテナ素子72の正方形の実質占有面積の領域内に収まっている構造である。
 蛇行部73a、73b及び73c、73dは、張出部74a、74b、74c、74dの幅方向に連続して複数設けられている。なお、蛇行部は、張出部74a、74b、74c、74dの長さ方向に設けてもよく、その数、ピッチ等は適宜設定できる。
 誘電体基板の裏面には、給電部77を介さず隣り合う一組の張出部74a、74d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の同じく給電部77を介さず隣り合う張出部74b、74cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板を介して重なり合い、誘電体基板の表面側のアンテナ素子72と電気的に接続されている二枚の導体板78a、78bを有する。導体板78a、78bは、それぞれスルーホール79a、79b(ジャンパー線、ハンダ等、他の手段も採用できる)でアンテナ素子72と接続されている。
 このループアンテナ70のアンテナ素子72を取り囲む正方形(実質占有面積)の縦横の長さは、図示したように34mm×34mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの21%に低減されている。
(作用)
 ループアンテナ70は、導体板78a、78bに加え、アンテナ素子72の蛇行部73a、73b及び73c、73dも、アンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部74a、74b、74c、74dの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 ループアンテナ70は、十字形のアンテナ素子を有し導体板を有するループアンテナ50と比較して、インピーダンス特性のアドバンテージがある分、アンテナ素子72を更に小型化し、なおかつ同等のアンテナ特性が得られるようにすることが可能である。これにより、ループアンテナ70は、アンテナ素子72のアンテナ面積をより低減でき、アンテナ素子72のサイズを十字形状の縦横比はそのままで、更に小型化することで実質占有面積も小さくできる。
 なお、導体線路の一部を蛇行させることで、導体線路長を伸ばす事ができる。また、蛇行部73a、73b及び73c、73dは、マイクロ波領域ではインダクタンス(インピーダンスの虚数部)として働くので、インピーダンスの調整が可能になる。更に、電流分布に変化を付けることができるので、電流分布の制御による放射特性の制御も可能になる。
 また、ループアンテナ70の放射特性(放射利得)は、図35に示されているように、図1の正方形のループアンテナ1と比べて正面方向の絶対利得が若干悪くなる。また、インピーダンス特性は図35に示されているように図2のループアンテナ10と大きく差はないことから、図1の正方形のループアンテナ1と比べ良好である。
 図25は、本発明に係るループアンテナの第21の実施の形態を示す表面図である。
 ループアンテナ80は、図示していない誘電体基板表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部84a、84b、84c、84dを有するアンテナ素子82を備えている。また、アンテナ素子82において、導体線路で形成された図25で右上の内角部には、給電線を接続するための給電部87が設けられている。
 そして、給電部87を介し隣り合う張出部84a、84bの互いに直交し連続する導体線路及びそれと点対称の位置にあるもう一組の給電部87を介さず隣り合う張出部84c、84dの互いに直交し連続する導体線路の辺部82a、82b及び82e、82fは、他の部分の導体線路より極めて幅広く(2.4mm)形成されている。
 上記辺部82a、82b及び82e、82fのうち、辺部82a、82fの基部寄りには、四角形の渦巻状に形成された左巻きの渦巻線路85a、85cが電気的に接続して設けられている。また、導体線路の幅が狭い(0.2mm)辺部82c、82d及び82g、82hのうち、辺部82d、82gの基部寄りには、四角形の渦巻状に形成された左巻きの渦巻線路85b、85dが電気的に接続して設けられている。なお、渦巻線路85a、85b、85c、85dは、先部側(徐々に径小となる側)が基部より極めて幅広く形成してある。渦巻線路85a、85b、85c、85dは、アンテナ素子82の正方形の実質占有面積の領域内に互いに干渉(接触)することなく収まっている構造である。
 このループアンテナ80のアンテナ素子82を取り囲む正方形の縦横の長さは、図示したように35mm×35mmとしており、その占める面積は、図1の正方形のループアンテナ1のそれの22%に低減されている。
(作用)
 ループアンテナ80は、上記導体線路幅が広い導体線路の辺部82a、82b、82e、82fや渦巻線路85a、85b、85c、85dも先の各実施の形態と同様に、アンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部84a、84b、84c、84dの寸法を縮めた分に見合うようにアンテナのインピーダンス特性を変える調整要素として働く。
 すなわち、ループアンテナ80を示した図25では、図34に見られる正方形のループアンテナ1と同等のS11特性が得られる場合の実質占有面積の寸法を表している。正方形のループアンテナ1の実質占有面積が74mm×74mmであるのに対し、図25は35mm四方となっているので、導体線路幅が広い導体線路の辺部82a、82b、82e、82fと渦巻き状の導体線路85a、85b、85c、85dがループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整する働きをすることが分かる。
 図26は、本発明に係るループアンテナの第22の実施の形態を示す説明図である。
 ループアンテナ90は、長方形状の誘電体基板99の表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部94a、94b、94c、94dを有するアンテナ素子92を備えている。
 アンテナ素子92の導体線路において図26(a)で右上の内角部よりやや上方には、給電線を接続するための給電部97が設けられている。
 また、アンテナ素子92において、導体線路で形成された四箇所の内角部には、導体線路、誘電体基板99及び後述する導体板98a、98b、98c、98dを貫通したスルーホール96a、96b、96c、96dを有している。
 また、張出部94b、94dよりやや長く形成された張出部94a、94cの幅方向中央部には、アンテナ素子92の中心部で近接する(非接触)するように、導体線路を二往復させた矩形波状の蛇行部93a、93cが設けられている。なお、上記誘電体基板99の四隅部分には、誘電体基板99を貫通した取付孔91が形成されている。
 誘電体基板99の裏面には、隣り合う一組の張出部94a、94d及びそれと点対称の位置にあるもう一組の隣り合う張出部94b、94cのそれぞれの一部(少なくとも内角部を挟み直交した導体線路部分)と誘電体基板99を介して重なり合い、誘電体基板99の表面側のアンテナ素子92と電気的に接続されている四枚の導体板98a、98b、98c、98dを有する。導体板98a、98b、98c、98dは、それぞれスルーホール96a、96b、96c、96dでアンテナ素子92と接続されている。
 なお、ループアンテナ90の誘電体基板99の外形寸法は、横50mm、縦35mmであり、アンテナ素子92の外形寸法は、横34mm、縦26mmである。
(作用)
 ループアンテナ90は、張出部94a、94b、94c、94dを有するアンテナ素子92に、蛇行部93a、93cと導体板98a、98b、98c、98dを備えているので、上記蛇行部を有するループアンテナ70、或いは導体板を有するループアンテナ40、50、60、70等と同様に、上記各構成がアンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部94a、94b、94c、94dの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 これにより、ループアンテナ90は、単にアンテナ素子が十字形のループアンテナ10と比較して、アンテナ素子92のアンテナ面積及び長方形状の実質占有面積を小さくすることができ、ループアンテナの小型化を図ることができる。
 図27は、本発明に係るループアンテナの第23の実施の形態を示す説明図である。
 ループアンテナ90aは、長方形状の誘電体基板99の表面に導体線路で同一平面上にあるループを形成し、このループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部94e、94f、94g、94hを有するアンテナ素子92aを備えている。
 アンテナ素子92aにおいて、導体線路で形成された図27(a)で右上の内角部よりやや上方には、給電線を接続するための給電部97aが設けられている。
 また、アンテナ素子92において、導体線路で形成された四箇所の内角部には、導体線路、誘電体基板99及び後述する導体板98e、98fを貫通したスルーホール96e、96f、96g、96hを有している。上記誘電体基板99の四隅部分には、誘電体基板99を貫通した取付孔91が形成されている。
 誘電体基板99の裏面には、張出部94e、それと隣り合う張出部94f、94hの一部及び張出部94g、それと隣り合う張出部94f、94hの一部と誘電体基板99を介して重なり合い、誘電体基板99の表面側のアンテナ素子92aと電気的に接続されている二枚の導体板98e、98fを有する。導体板98e、98fは、それぞれスルーホール96e、96f、96g、96hでアンテナ素子92と接続されている。
 なお、ループアンテナ90aの誘電体基板99の外形寸法は、横50mm、縦35mmであり、アンテナ素子92aの外形寸法は、横34mm、縦26mmである。
(作用)
 ループアンテナ90aは、張出部94e、94f、94g、94hを有するアンテナ素子92aに、導体板98e、98fを備えているので、上記導体板を有するループアンテナ40、50、60、70等と同様に、上記構成がアンテナ中の電流分布に影響を与えることなく、四つの張出部94e、94f、94g、94hの寸法を縮めた分に見合うアンテナのインピーダンスを調整する調整要素として働く。
 これにより、ループアンテナ90aは、単にアンテナ素子が十字形のループアンテナ10と比較して、アンテナ素子92aのアンテナ面積及び長方形状の実質占有面積を小さくすることができ、ループアンテナの小型化を図ることができる。
 なお、上記図1~図26に示した各実施の形態では、アンテナ素子上に給電部があり、アンテナ素子のループは給電部を始点および終点とする閉ループだったのに対し、ループアンテナ90aの給電部97aは、給電部97aがアンテナ素子92a上に設けられていない。つまり、アンテナ素子92aは閉ループ構造(ループの始点と終点が給電部を介さず閉じている)であり、そのアンテナ素子92aと導体板98e、98fは、スルーホール96e、96f、96g、96hで電気的に接続され、スルーホール96e、96f、96g、96hの両端に電位差を与えることで給電を行うものである。
 図28は、給電部からみたS11特性を示し、図2に示す第1の実施の形態のループアンテナ10(線幅w=0.2及びw=1.0mmの二種類)及び図3に示す第2の実施の形態のループアンテナ10aのアンテナ特性の一つであるインピーダンス特性を比較したグラフである。
 図28においては、図3のループアンテナ10aの給電部17を介さず隣り合う二つの張出部14a、14dの導体線路のそれぞれの辺部12g、12h及びそれらと点対称の位置にある給電部を介さず隣り合う二つの張出部14b、14cの導体線路のそれぞれの辺部12c、12dを幅w2=1.0mmとし、その他の辺部12a、12b、12e、12fを幅w1=0.2mmとした場合のインピーダンス特性を、図2のループアンテナ10の導体線路の幅を一様にw=0.2及びw=1.0とした場合のインピーダンス特性と比較している。
 図28は縦軸がS11の値になっており、例えばS11=0dBの時は100%給電部からアンテナへ与えられるエネルギーが給電部へ反射される(戻される)状態になり、アンテナにはエネルギーが全く伝わらない。また、S11=-10dBの時は、給電部へ反射される電力は10%になり、残り90%のエネルギーがアンテナへ伝わることになる。すなわち、給電部側へ戻る分だけ損失になっているという考えから、S11特性をリターンロス特性ともよび、S11=-10dBの時、リターンロス、つまり戻り(反射)損失が10dBであったという。
 携帯電話などの情報通信用アンテナの場合は、この-10dBを一つの指標としており、S11が-10dB以下となっている周波数範囲では、アンテナの入力インピーダンスは50Ωの1.22倍(=約61Ω)以下になっていることを示している。
 なお、リターンロス特性は、S11特性、もしくはVSWR特性などと表現されることが有り、定義式は異なるが、どちらもアンテナの給電部からみた入力インピーダンスの状態を表すデータである。
 この結果より、一様に線路幅を広くしたのでは、インピーダンス特性の周波数特性が高域側へずれてしまうが、前述のように線路幅を広くする導体線路の辺部をループアンテナ10aのように選べば、インピーダンス特性の周波数特性を低域側へずらすことが可能となり、その結果、ループアンテナ10aのアンテナ面積及び実質占有面積を小さくすることができる。
 なお、線路幅を広くする辺部は、図3のループアンテナ10aに示す以外にも様々に選ぶことが可能であるが、最も効果があった例をループアンテナ10aとして示している。また、前述していないそれぞれの張出部を形成する辺部(各張出部の先端辺部)については、図3では、辺部12a、12b、12e、12fの幅と同様としたが、これらについても幅を変更することによりインピーダンスの調整が可能である。
 図29は、図4に示す第3の実施の形態のループアンテナ20の各突出線路26c、26d、26g、26hの長さL1をL1=0mm(設けない)、8mm、16mm、24.8(図4)の各長さに変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。
 図30は、図4に示す第3の実施の形態のループアンテナ20の張出部24a、24b、24c、24dの寸法を図7、図8、図9に示したように変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。
 図31は、図4に示す第3の実施の形態のループアンテナ20の張出部24a、24b、24c、24dの寸法を図7、図8、図9に示したように変化させた場合のアンテナ特性の一つである放射特性(放射パターンの絶対利得表示)を比較したグラフである。
 図32は、図10に示す第9の実施の形態のループアンテナ30の各突出線路36g、36h、36c、36d、36a、36b、36e、36fの長さL2をL2=0mm(設けない)、8mm、16mm、20.8mm(図6のように接続)の各長さに変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。
 図33は、図17に示した第15の実施の形態のループアンテナ60のスルーホールの位置を図19、図20、図21、図22に示したように変化させた場合のインピーダンス特性を比較したグラフである。
 図34は、図1に示した比較例であるループアンテナ1、図2に示した第1の実施の形態のループアンテナ10、図10に示した第9の実施の形態のループアンテナ30、図14に示した第13の実施の形態のループアンテナ40c及び図17に示した第15の実施の形態のループアンテナ60のインピーダンス特性を比較したグラフである。
 図34は、突出線路及び導体板は、ループ中の電流分布を変えることなく、アンテナのインピーダンスを調整する働きをする、という現象を証明するものである。本明細書にいう「調整する」とは、アンテナの入力インピーダンスが50Ω、或いはその近辺の値となるようにS11特性の周波数を低域化する意味である。
 図35は、図1に示した比較例であるループアンテナ10、図2に示した第1の実施の形態のループアンテナ10、図10に示した第9の実施の形態のループアンテナ30、図15に示した第14の実施の形態のループアンテナ50及び図23に示した第20の実施の形態のループアンテナ70の放射特性を比較したグラフである。
 1、10、10a、20、20a、20b、20c、20d、20e、30、40、40a、40b、40c、50、60、60a、60b、60c、60d、70、80、90 ループアンテナ
 2、12、22、32、42、52、62、72、82 アンテナ素子
 21a、21b、31a、31b、41a、41b 接点
 12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h 辺部
 73a、73b、73c、73d 蛇行線路
 14a、14b、14c、14d、24a、24b、24c、24d、34a、34b、34c、34d、44a、44b、44c、44d、54a、54b、54c、54d、64a、64b、64c、64d、74a、74b、74c、74d、84a、84b、84c、84d、94a、94b、94c、94d 張出部
 85a、85b、85c、85d スパイラルエレメント
 26c、26d、26g、26h、36a、36b、36c、36d、36e、36f、36g、36h、46a、46b、46c、46d、46e、46f、46g、46h、66c、66d、66g、66h 突出線路
 7、17、27、37、47、57、67、77、87、97 給電部
 48a、48b、58a、58b、68a、68b、78a、78b、98a、98b、98c、98d 導電板
 59a、59b、69a、69b、69c、69d、69e、69f、69g、69h、69i、69j、79a、79b、96a、96b、96c、96d スルーホール

Claims (10)

  1.  導体線路で同一平面上にあるループを形成し、該ループの外形が十字形を形成するよう四方に張り出した張出部を有するアンテナ素子と、
     該アンテナ素子に給電するための給電部とを備える
     ループアンテナ。
  2.  前記アンテナ素子の全体が、誘電体基板の表面に配設されている
     請求項1のループアンテナ。
  3.  前記導体線路を延長し、前記導体線路と電気的に接続されている突出線路を有する
     請求項1のループアンテナ。
  4.  前記導体線路を延長すると共に前記導体線路と電気的に接続されており、隣り合う前記張出部の導体線路から延長されて互いに電気的に接続されている突出線路を有する
     請求項1のループアンテナ。
  5.  前記アンテナ素子と同一平面上で、隣り合う前記張出部の間に配置され、前記アンテナ素子と電気的に接続された導体板を有する
     請求項1のループアンテナ。
  6.  前記アンテナ素子の全体が誘電体基板の表面に配設されており、
     該誘電体基板の裏面に配置され、隣り合う前記張出部のそれぞれの一部と前記誘電体基板を介して重なり合い、前記誘電体基板の表面側の前記導体線路と電気的に接続された導体板を有する
     請求項1のループアンテナ。
  7.  隣り合う前記張出部の間に前記アンテナ素子と同一平面上に配置され、前記導体線路を延長し、前記導体線路と電気的に接続されている渦巻状に形成された渦巻線路を有する
     請求項1のループアンテナ。
  8.  前記アンテナ素子と同一平面上に設けられ、前記導体線路を延長するための前記導体線路が蛇行した蛇行部を有する
     請求項1のループアンテナ。
  9.  前記給電部を介さずに隣り合う一組の張出部及び該張出部と点対称の位置にあるもう一組の隣り合う張出部のうち、互いに直交し連続する導体線路の内角部を挟む辺部を他の導体線路より幅広に形成した
     請求項1のループアンテナ。
  10.  導体線路で同一平面上にあるループを形成し、該ループの外形が複数の方向に張り出した張出部を有し、該張出部の間に同一平面方向において凹んだ凹部を有するアンテナ素子と、
     該アンテナ素子に給電するための給電部とを備える
     ループアンテナ。
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