JP5396575B2

JP5396575B2 - アンテナ及び無線通信装置

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Publication number: JP5396575B2
Application number: JP2009041279A
Authority: JP
Inventors: 寧官; 伊藤　　公一
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: US8248312B2; JP2010199876A; US20100214174A1

Description

本発明は、アンテナ及び無線通信装置に関連し、特に２つ放射素子を備えるマルチバンドアンテナ及び当該マルチバンドアンテナを備える無線通信装置に関する。

マルチバンドに対応できる多くのアンテナが提案されている。例えば、メアンダパッチ上にメアンダスロットを設けたアンテナ（例えば、非特許文献１参照。）、モノポールスロットアンテナ（例えば、非特許文献２参照。）、複数のモノポールを用いたアンテナ（例えば、非特許文献３から５参照。）、板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ：ＰｌａｎａｒＩｎｖｅｒｔｅｄ−ＦＡｎｔｅｎｎａ）（例えば、非特許文献６参照。）、フラクタル状アンテナ（例えば、非特許文献７参照。）、フィルム逆Ｆアンテナ（例えば、非特許文献８参照。）である。

Ｉ−Ｔ．Ｔａｎｇ，Ｄ−Ｂ．Ｌｉｎ，Ｗ−Ｌ．Ｃｈｅｎ，Ｊ−Ｈ．Ｈｏｒｎｇ，ａｎｄＣ−Ｍ．Ｌｉ，"Ｃｏｍｐａｃｔ．ｆｉｖｅ−ｂａｎｄｍｅａｎｄｅｒｅｄＰＩＦＡｂｙｕｓｉｎｇｍｅａｎｄｅｒｅｄｓｌｏｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，"ＩＥＥＥＡＰ−ＳＩｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．６３５−６５６，２００７Ｃ−Ｉ．Ｌｉｎ，Ｋ−Ｌ．Ｗｏｎｇ，ａｎｄＳ−Ｈ．Ｙｅｈ，"Ｐｒｉｎｔｅｄｍｏｎｏｐｏｌｅｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａｆｏｒｍｕｌｔｉｂａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅ，"ＩＥＥＥＡＰ−ＳＩｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．６２９−６３２，２００７Ｃ−Ｈ．ＷｕａｎｄＫ−Ｌ．Ｗｏｎｇ，"Ｌｏｗ−ｐｒｏｆｉｌｅｐｒｉｎｔｅｄｍｏｎｏｐｏｌｅａｎｔｅｎｎａｆｏｒｐｅｎｔａ−ｂａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅ，"ＩＥＥＥＡＰ−ＳＩｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．３５４０−３５４３，２００７Ｈ．ＤｅｎｇａｎｄＺ．Ｆｅｎｇ，"Ａｔｒｉｐｌｅ−ｂａｎｄｃｏｍｐａｃｔｍｏｎｏｐｏｌｅａｎｔｅｎｎａｆｏｒｍｏｂｉｌｅｈａｎｄｓｅｔｓ，"ＩＥＥＥＡＰ−ＳＩｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．２０６９−２０７２，２００７Ｈ−Ｃ．Ｔｕｎｇ，Ｔ−Ｆ．Ｃｈｅｎ，Ｃ−Ｙ．Ｃｈａｎｇ，Ｃ−Ｙ．Ｌｉｎ，ａｎｄＴ−Ｆ．Ｈｕａｎｇ，"Ｓｈｏｒｔｅｄｍｏｎｏｐｏｌｅａｎｔｅｎｎａｆｏｒｃｕｒｖｅｄｓｈａｐｅｐｈｏｎｅｈｏｕｓｉｎｇｉｎｃｌａｍｓｈｅｌｌｐｈｏｎｅ，"ＩＥＥＥＡＰ−ＳＩｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．１０６０−１０６３，２００７Ｈ−Ｊ．Ｌｅｅ，Ｓ−Ｈ．Ｃｈｏ，Ｊ−Ｋ．Ｐａｒｋ，Ｙ−Ｈ．Ｃｈｏ，Ｊ−Ｍ．Ｋｉｍ，Ｋ−Ｈ．Ｌｅｅ，Ｉ−Ｙ．Ｌｅｅ，ａｎｄＪ−Ｓ．Ｋｉｍ，"Ｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｑｕａｄ−ｂａｎｄｐｌａｎａｒｉｎｔｅｒｎａｌａｎｔｅｎｎａｆｏｒｍｏｂｉｌｅｈａｎｄｓｅｔｓ，"ＩＥＥＥＡＰ−ＳＩｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．２０４５−２０４８，２００７Ｓ．Ｙｏｏｎ，Ｃ．Ｊｕｎｇ，Ｙ．Ｋｉｍ，ａｎｄＦ．Ｄ．Ｆｌａｖｉｉｓ，"Ｔｒｉｐｌｅ−ｂａｎｄｆｒａｃｔａｌａｎｔｅｎｎａｄｅｓｉｇｎｆｏｒｈａｎｄｓｅｔｓｙｓｔｅｍ，"ＩＥＥＥＡＰ−ＳＩｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．８１３−８１６，２００７Ｎ．Ｇｕａｎ，Ｄ．Ｄｅｌａｕｎｅ，Ｈ．Ｆｕｒｕｙａ，ａｎｄＫ．Ｉｔｏ，"Ｆｉｌｍａｎｔｅｎｎａｆｏｒｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，"Ｐｒｏｃ．１ｓｔＥｕｒｏｐｅａｎＷｉｒｅｌｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆ．，ｐｐ．１３９−１４１，２００８

無線通信装置に搭載するアンテナは、小型でマルチバンドに対応する帯域を有する必要がある。しかし、従来のアンテナは、動作帯域が狭いので、ＡＭＰＳ（８２４−８９４ＭＨｚ）、ＧＳＭ（８８０−９６０ＭＨｚ）、ＤＣＳ（１７１０−１８８０ＭＨｚ）、ＰＣＳ（１８５０−１９９０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９２０−２１７０ＭＨｚ）のすべての帯域に対応できなかった。

また、製造コストを下げるため、アンテナの製造は容易であることが望ましい。しかし、従来のアンテナの製造は容易でなかった。例えば、メアンダパッチ上にメアンダスロットを設けたアンテナにおいては、構造が立体的であり、パーツが複数である。モノポールスロットアンテナにおいては、スロットがグランド板上に設けられているため、製造過程でプレスやエッチングの必要がある。複数のモノポールを用いたアンテナ、ＰＩＦＡ及びフラクタル状アンテナにおいても、放射素子と隣接する金属体との間に間隔があり、製造過程でプレスやエッチングの必要がある。

そこで、本発明は、小型でマルチバンドに対応する帯域を有するアンテナ及び当該アンテナを備える無線通信装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、２つの放射素子が１つの短絡ピンを介してグランド板と接続されているアンテナであって、前記２つの放射素子は、折り曲げられることによって形成された下部アーム及び上部アームを備え、前記２つの放射素子の前記下部アームは、前記短絡ピンに接続されかつ前記上部アームよりも前記グランド板に近い位置に配置され、前記２つの放射素子の前記下部アーム及び前記上部アームの少なくとも一方は、メアンダ構造を有し、前記２つの放射素子及び前記短絡ピンはメアンダ構造を有することを特徴とする。

本発明に係るアンテナは、２つの放射素子を備えるので、放射素子が１つの場合に比べてさらに動作周波数帯域を広くすることができる。従って、本発明に係るアンテナは、小型でマルチバンドに対応する帯域を有することができる。

本発明に係るアンテナでは、前記２つの放射素子は、それぞれ概ね平面構造であり、互いに平行又は直交するように配置されていることが好ましい。

本発明に係るアンテナでは、前記下部アーム及び前記上部アームは、互いに平行な直線上で伸長され、前記２つの放射素子の少なくとも一方は、前記直線と平行な直線に沿って、前記２つの放射素子の他方に向かって折り曲げられている折り曲げ部を有することが好ましい。

本発明に係るアンテナでは、前記メアンダ構造は、前記グランド板の直近のエッジに対して、平行又は直交するように配置されていることが好ましい。

本発明に係るアンテナでは、前記２つの放射素子は、金属フィルム又は金属ワイヤで形成されていることが好ましい。

本発明に係るアンテナでは、前記２つの放射素子は、概ね平面構造であり、誘電体に固定されていることが好ましい。

本発明に係るアンテナでは、前記２つの放射素子のうちの面積が最大となる面は、前記グランド板と平行又は垂直に配置されていることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置は、本発明に係るアンテナを備えることを特徴とする。

本発明によれば、小型でマルチバンドに対応する帯域を有するアンテナ及び当該アンテナを備える無線通信装置の提供をすることができる。

実施形態に係るアンテナの構成概略図であり、（ａ）はアンテナ全体の鳥瞰図、（ｂ）は放射素子付近の拡大図を示す。本実施形態に係る放射素子を平面展開した構造であり、（ａ）は放射素子１２ａ、（ｂ）は放射素子１２ｂを示す。アンテナの基本構成の一例を示す構成概略図である。放射素子の形態例であり、（ａ）は第１形態、（ｂ）は第２形態、（ｃ）は第３形態、（ｄ）は第４形態を示す。図４に示す放射素子の入力特性を示す。１つの放射素子を用いた場合と２つの放射素子を用いた場合の入力特性の比較例を示す。実施例１に係るアンテナの構成概略図である。１つの放射素子を用いた場合と２つの放射素子を用いた場合の入力特性の比較例を示す。実施例１に係るアンテナの入力特性を示す。周波数０．８６０ＧＨｚにおける実施例１に係るアンテナの放射特性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｘｚ平面、（ｃ）はｙｚ平面を示す。周波数０．９２０ＧＨｚにおける実施例１に係るアンテナの放射特性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｘｚ平面、（ｃ）はｙｚ平面を示す。周波数１．７９５ＧＨｚにおける実施例１に係るアンテナの放射特性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｘｚ平面、（ｃ）はｙｚ平面を示す。周波数１．９２０ＧＨｚにおける実施例１に係るアンテナの放射特性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｘｚ平面、（ｃ）はｙｚ平面を示す。周波数２．０４５ＧＨｚにおける実施例１に係るアンテナの放射特性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｘｚ平面、（ｃ）はｙｚ平面を示す。実施例３に係るアンテナの構成概略図である。実施例４に係るアンテナの構成概略図である。実施例５に係るアンテナの構成概略図である。実施例６に係るアンテナの構成概略図である。実施例７に係るアンテナの構成概略図である。実施例８に係るアンテナの構成概略図である。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。

本実施形態に係るアンテナの２つの放射素子１２ａ、放射素子１２ｂ及び短絡ピン１３は、銅フィルムで形成されている。この銅フィルムの厚みは１０μｍである。図１は、本実施形態に係るアンテナの構成概略図であり（ａ）はアンテナ全体の鳥瞰図、（ｂ）は放射素子付近の拡大図を示す。本実施形態に係るアンテナは、グランド板１１と、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂと、短絡ピン１３と、給電点１４と、を備える。２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂはグランド板１１との間に配置されている給電点１４から給電される。放射素子１２ａと放射素子１２ｂは、給電点１４付近で接続部２４によって接続される。

２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、それぞれ概ね平面構造であることが好ましい。これにより、アンテナを小型にすることができる。さらに２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂが誘電体に固定されていることが好ましい。これにより、アンテナをさらに小型にすることができる。

２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂが概ね平面構造である場合、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、ある間隔Ｓで互いに平行に配置されていることが好ましい。例えば、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、断面形状が方形の筒の対向する側面に貼り付けられている。これにより、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂが平行に配置される。

また、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂが概ね平面構造である場合、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、互いに直交するように配置されていることが好ましい。例えば、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、断面形状が方形の筒の隣接する側面に貼り付けられている。この場合も、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂを平行に配置したときと同様の効果を得ることができる。

２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂを構成するアームが属する面のうち、このアームの面積が最大となる面は、グランド板１１と平行又は垂直に配置されていることが好ましい。例えば、図１に示すように、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂのうちの面積が最大となる面は、グランド板１１と平行に配置されている。また、放射素子１２ａのうちの面積が最大となる面がグランド板１１と平行に配置され、放射素子１２ｂのうちの面積が最大となる面がグランド板１１と垂直に配置されていてもよい。この場合、放射素子１２ａと放射素子１２ｂが逆の配置になっていてもよい。

２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、折り曲げ部２３ａ及び折り曲げ部２３ｂを備えることが好ましい。折り曲げ部２３ａは、放射素子１２ａのうちの他方の放射素子１２ｂに向かう方向に折り曲げられている部分である。折り曲げ部２３ｂは、放射素子１２ｂのうちの他方の放射素子１２ａに向かう方向に折り曲げられている部分である。このような構成とすることで、アンテナを小型化することができる。ただし、折り曲げ部２３ａ及び折り曲げ部２３ｂは、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂの一方が備えていてもよい。

図２は、本実施形態に係る放射素子を平面展開した構造であり、図２（ａ）は放射素子１２ａ、図２（ｂ）は放射素子１２ｂを示す。放射素子１２ａは、折り曲げられることによって形成された下部アーム２１ａ及び上部アーム２２ａを備える。放射素子１２ｂは、折り曲げられることによって形成された下部アーム２１ｂ及び上部アーム２２ｂを備える。

下部アーム２１ａ及び下部アーム２１ｂは、それぞれ上部アーム２２ａ及び上部アーム２２ｂと給電点（図１（ａ）に示す符号１４）との間を接続している。放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは給電点１４付近で接続される。例えば、下部アーム２１ｂの先端に位置する接続部２４が下部アーム２１ａに接続される。

２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、１つの短絡ピン１３を介してグランド板１１と接続されている。短絡ピン１３は、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂとグランド板１１との間を短絡させる。下部アーム２１ａ及び下部アーム２１ｂは、それぞれ短絡ピン１３に接続されかつ上部アーム２２ａ及び上部アーム２２ｂよりもグランド板１１に近い位置に配置されている。

アンテナを小型にするために、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂを構成するアームの一部にメアンダ構造が用いられる。例えば、放射素子１２ａの下部アーム２１ａ及び上部アーム２２ａの少なくとも一方がメアンダ構造を有する。さらに、放射素子１２ｂの下部アーム２１ｂ及び上部アーム２２ｂの少なくとも一方がメアンダ構造を有する。メアンダ構造を構成するメアンダの数および位置は、アンテナの動作周波数に応じて決定される。アンテナの短絡ピン１３がメアンダ構造を有することで、アンテナの動作周波数の帯域が広がる。メアンダ構造は、グランド板１１の直近のエッジ２５に対して、平行又は直交するように配置されていることが好ましい。

短絡ピン１３は、メアンダ構造を有することが好ましい。短絡ピン１３がメアンダ構造を有しない場合、所望する周波数帯の帯域幅が不足することがある。短絡ピン１３もメアンダ構造を有することで、第２の動作周波数帯域を大幅に拡大することができる。

放射素子１２ａは、直線Ａに沿って折り曲げられていることが好ましい。また、放射素子１２ｂは、直線Ｂに沿って折り曲げられていることが好ましい。これにより、折り曲げ部（図１に示す符号２３ａ及び２３ｂ）が形成される。ここで、直線Ａ及びＢは、後述する放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂの基本構造における下部アーム２１及び上部アーム２２の伸長方向と平行な直線である。すなわち、直線Ａは、下部アーム２１ａ及び上部アーム２２ａの伸長方向と平行な直線である。直線Ｂは、下部アーム２１ｂ及び上部アーム２２ｂの伸長方向と平行な直線である。

２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ並びに短絡ピン１３を銅フィルムで形成した例で説明したが、材料は、導電体であれば、銅でなくてもアルミニウム等であってもよい。２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ並びに短絡ピン１３の厚みは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。また、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ並びに短絡ピン１３は、金属フィルムでなく、金属ワイヤで形成しても本発明の効果を奏することができる。この場合、金属ワイヤの太さは、構造的な強さと入力特性の帯域を確保するため、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが好ましい。２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ並びに短絡ピン１３を金属ワイヤで形成する構造は、極めて安価に製造することができる。

図３は、アンテナの基本構成の一例を示す構成概略図である。図１及び図２に示す放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、図３に示すアンテナの基本構造に基づく。放射素子１２は、折り曲げられることによって形成された下部アーム２１及び上部アーム２２を備える。下部アーム２１は、短絡ピン１３に接続されかつ上部アーム２２よりもグランド板１１に近い位置に配置される。下部アーム２１及び上部アーム２２は、互いに平行な直線上で伸長されている。下部アーム２１及び上部アーム２２の伸長方向に平行な直線が、図２に示す直線Ａ及びＢである。

下部アーム２１と上部アーム２２を含む放射素子１２の全体は、周波数が低い第１の動作周波数帯域に寄与する。そのとき放射素子１２の全長がほぼλ_１／４となっている。ただし、λ_１は第１の動作周波数帯域の中心周波数における電磁波の自由空間の波長である。また、放射素子１２の近傍に誘電体が存在する場合、波長が短縮されるので、その場合、λ_１は短縮された波長である。

上部アーム２２が下部アーム２１の先で折り曲げられることにより、第２の動作周波数帯域は、折り曲げられないときの第２の動作周波数帯域に比べると大幅に低周波側にシフトする。これにより、本実施形態に係るアンテナはマルチバンドに適用することができる。すなわち、もし上部アーム２２が下部アーム２１の先で折り曲げられていなければ、第２の動作周波数帯域の中心周波数ｆ_２は第１の動作周波数帯域の中心周波数ｆ_１の約３倍になる。この場合、ｆ_１＝０．９ＧＨｚとすると、ｆ_２＝２．７ＧＨｚになり、アンテナはマルチバンドに対応できない。

一方、メアンダ構造は設置スペースが限られる小型アンテナに用いられている。これは、アンテナの占める容積を小さくするためである。本実施形態に係るアンテナでは、メアンダ構造を小型化のために使用するだけでなく、アンテナの動作周波数の調整にも用いる。すなわち、上部アーム２２と下部アーム２１の一方あるいは両方にメアンダ構造を配置する。その構成でメアンダ構造の設置場所を変えることにより、アンテナの動作周波数を変えることができるからである。そのため、共振周波数の調整が容易になる。

図４は、放射素子の形態例であり、図４（ａ）は第１形態、図４（ｂ）は第２形態、図４（ｃ）は第３形態、図４（ｄ）は第４形態を示す。放射素子の第１形態から第４形態は、放射素子の全長とメアンダの総数が一定である。下部アーム２１のメアンダの数が、放射素子の第１形態ではゼロ個、放射素子の第２形態では１個、放射素子の第３形態では２個、放射素子の第４形態では３個となっている。

放射素子の第１形態から第４形態を用いて、入力特性の比較実験を行った。ただし、グランド板１１の大きさは４０ｍｍ（横）×７０ｍｍ（縦）であり、放射素子１２の大きさは４０ｍｍ（横）×１６ｍｍ（縦）、放射素子１２を形成している金属ストリップの幅が２ｍｍであり、ストリップの全長は各構造で同じであった。

図５は、図４に示す放射素子の入力特性を示す。放射素子の第１形態から第４形態になるにしたがって、第２の動作周波数が低周波側にシフトしている。そのため、放射素子の全長とメアンダの総数を一定の条件では、メアンダを下部アームにより多く設置したほうが、第１の動作周波数（基本共振）をほとんど変えることなく、第２の動作周波数（高次共振）を低くすることができる。その原理を用いることにより、本実施形態に係るアンテナはマルチバンドに適用することができる。

図６は、１つの放射素子を用いた場合と２つの放射素子を用いた場合の入力特性の比較例を示す。６１ａは図２に示す放射素子１２ａのみで構成されるアンテナの入力特性、６１ｂは図２に示す放射素子１２ｂのみで構成されるアンテナの入力特性、６２は図１に示す放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂの両方を備えるアンテナの入力特性を示す。ここで、放射素子１２ａの基本共振周波数及び高次の共振周波数と、放射素子１２ｂの基本共振周波数及び高次の共振周波数とは、わずかにずれている。この２つの放射素子１２ａと放射素子１２ｂとを平行に配置した図１に示すアンテナの構造を用いることにより、放射素子１２ａと放射素子１２ｂそれぞれの基本共振周波数の間の周波数帯域、並びに放射素子１２ａと放射素子１２ｂそれぞれの高次の共振周波数の間の周波数帯域において、反射損失Ｓ_１１が低減でき、広い動作周波数帯域を実現することができる。

ただし、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂを接続すると、２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ間の結合が生じる。そのため、アンテナの入射特性は、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ単独のときの入射特性からずれる。そこで、本実施形態に用いられる放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、寸法や間隔などが調整されていることが好ましい。

本実施形態に係るアンテナでは、メアンダの位置を変えて、放射に寄与する電流分布の位置を変えることができる。これにより、放射特性の指向性を調整することができる。したがって、本実施形態に係るアンテナは、所望の動作周波数帯域で整合が取れるように調整できるだけでなく、放射特性をほぼ無指向性にすることができる。

本実施形態に係る無線通信装置は、これまで説明した本実施形態に係るアンテナを備える。無線通信装置は、例えば、携帯電話、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）やノート型ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）である。本実施形態に係るアンテナはマルチバンドに適用することができる。例えば、携帯電話用に搭載するマルチバンドの動作周波数帯域は、ＡＭＰＳ（８２４−８９４ＭＨｚ）、ＧＳＭ（８８０−９６０ＭＨｚ）、ＤＣＳ（１７１０−１８８０ＭＨｚ）、ＰＣＳ（１８５０−１９９０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９２０−２１７０ＭＨｚ）がある。このため、実施形態に係る無線通信装置は、無線信号を効率よく送受信することができる。

本アンテナは、２つの動作周波数帯域で使用することができる。特に携帯電話の使用バンドであるＡＭＰＳ、ＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＵＴＭＳをカバーすることができる。２つの放射素子を接続して使用することにより、本アンテナは他のアンテナで実現できない広帯域動作を可能にする。

また、本アンテナを必要に応じて変形させれば、無線通信装置の狭いスペースに搭載することができる。

さらに、本アンテナを金属フィルム又は金属ワイヤで構成すれば、きわめて安価にアンテナを製造することができる。

図１に示すアンテナの諸特性を測定した。
本実施例において、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ、短絡ピン１３を金属フィルムで形成した。放射素子１２ａと１２ｂの間隔Ｓは５ｍｍ、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂのアームの幅Ｗ＿１２及び間隔Ｓ＿１２はそれぞれ２ｍｍ、放射素子１２ａの高さＨ＿１２ａは１２ｍｍ、放射素子１２ｂの高さＨ＿１２ｂは１０ｍｍ、放射素子１２ａとグランド板１１の間隔Ｓ＿１２ａは３ｍｍ、短絡ピン１３の幅Ｗ＿１３は１０ｍｍ、グランド板１１の幅Ｗ＿１１及び高さＨ＿１１はそれぞれ４０ｍｍ及び７０ｍｍであった。

図８は、１つの放射素子を用いた場合と２つの放射素子を用いた場合の入力特性の比較例を示す。８１ａは図２に示す放射素子１２ａを用いた場合の入力特性、８１ｂは図２に示す放射素子１２ｂを用いた場合の入力特性、８２は図１に示す２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂを用いた場合の入力特性を示す。入力特性８２は、入力特性８１ａ及び入力特性８１ｂの動作周波数帯域よりも広い動作周波数帯域を持つ。

図９は、実施例１に係るアンテナの入力特性を示す。図示のように、本アンテナはＶＳＷＲ（ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）が２．５以下で各バンドをカバーしている。第１の動作周波数の比帯域が２２％であり、ＡＭＰＳとＧＭＰＳバンドをカバーし、第２の動作周波数の比帯域２９％であり、ＤＣＳ、ＰＣＳとＵＭＴＳバンドをカバーしている。ただし、比帯域Ｒは次式で定義されている。
Ｒ＝２（ｆ_Ｈ−ｆ_Ｌ）／（ｆ_Ｈ＋ｆ_Ｌ）
ここで、ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈはそれぞれ動作周波数帯における最低周波数と最高周波数を表す。

図１０、図１１、図１２、図１３、図１４に、実施例１に係るアンテナの放射特性を示す。図１０は、周波数０．８６０ＧＨｚにおける本実施例に係るアンテナの放射特性を示す。図１１は、周波数０．９２０ＧＨｚにおける本実施例に係るアンテナの放射特性を示す。図１２は、周波数１．７９５ＧＨｚにおける本実施例に係るアンテナの放射特性を示す。図１３は、周波数１．９２０ＧＨｚにおける本実施例に係るアンテナの放射特性を示す。図１４は、周波数２．０４５ＧＨｚにおける本実施例に係るアンテナの放射特性を示す。図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）、図１４（ａ）はｘｙ平面、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）はｘｚ平面、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１３（ｃ）、図１４（ｃ）はｙｚ平面を示す。また、実線は図７に示す電場がθ方向成分を有する場合の放射利得を示し、破線は電場がφ方向成分を有する場合の放射利得を示す。放射特性の測定の結果、図１０、図１１、図１２、図１３及び図１４に示すように、各動作周波数でのアンテナの指向性は、ほぼ無指向であった。

実施例１のアンテナと構造が同じで、放射素子１２ａと放射素子１２ｂの間隔Ｓを縮めたアンテナを作製した。このときの放射素子１２ａと１２ｂの間隔Ｓは３ｍｍ、放射素子１２ａの高さＨ＿１２ａは１４ｍｍであった。

実施例１と同様にアンテナの入力特性及び放射特性を測定した。その結果、第１の動作周波数と第２の動作周波数の比帯域がそれぞれ２０％と２８％となり、同じくＡＭＰＳ、ＧＭＰＳ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＵＭＴＳをカバーすることができることが分かった。放射パターンは、実施例１とほぼ同じであった。

図１５は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。本実施例では、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂ、短絡ピン１３を金属ワイヤで形成した。また、本実施例のアンテナは、実施例１の放射素子１２ａが図１に示す折り曲げ部２３ａを備えない。

本実施例に係るアンテナの特性において、実施例１及び実施例２と本質的に違いがなかった。図７に示す放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂのアームの幅Ｗ＿１２及び間隔Ｓ＿１２や、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂの形状を適切に選べば、実施例１及び実施例２と同様な特性を得ることができる。

図１６は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。本実施例では、図１及び図２に示すメアンダ構造の向きが、放射素子１２ａと放射素子１２ｂとで互いに直交するように配置されている。このとき、メアンダ構造は、グランド板１１の直近のエッジに対して、平行又は直交するように配置されている。本実施例に係るアンテナの入力特性及び放射特性は、実施例１及び実施例２と同様に良好であった。

図１７は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。本実施例では、図１及び図２に示すメアンダ構造が、グランド板１１の直近のエッジに対して、平行するように配置されている。本実施例に係るアンテナの入力特性及び放射特性は、実施例１及び実施例２と同様に良好であった。

図１８は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。本実施例では、図１及び図２に示す２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂのうちの面積が最大となる面は、グランド板１１と垂直に配置されている。放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂとグランド板１１との相対位置は必要に応じて変更することが好ましい。本実施例に係るアンテナの入力特性及び放射特性は、実施例１及び実施例２と同様に良好であった。

図１９は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。本実施例では、図１及び図２に示す下部アーム２１ａ及び下部アーム２１ｂ並びに上部アーム２２ａ及び上部アーム２２ｂの伸長方向と垂直な断面が、ほぼ正方形である。本実施例に係るアンテナの入力特性及び放射特性は、実施例１及び実施例２と同様に良好であった。

図２０は、本実施例に係るアンテナの構成概略図である。本実施例では、図１及び図２に示す２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂは、それぞれ概ね平面構造であり、互いに直交するように配置されている。さらに２つの放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂをオープン形状にしている。本実施例に係るアンテナの入力特性及び放射特性は、実施例１及び実施例２と同様に良好であった。

上記の実施例において、放射素子１２ａ及び放射素子１２ｂの間に誘電体を充填しても、実施例１と同様の効果が得られた。すなわち、本実施例に係るアンテナは、誘電体に巻きつけられた状態で無線通信装置に設置されていてもよい。この場合、誘電体の効果でアンテナを小さくすることができる。

本発明は無線通信用のマルチバンドアンテナに関する。このアンテナは非常に安価に作ることができ、携帯電話、ＰＤＡやノートＰＣ等の無線通信装置に搭載することができる。

１１：グランド板
１２、１２ａ、１２ｂ：放射素子
１３：短絡ピン
１４：給電点
２１、２１ａ、２１ｂ：下部アーム
２２、２２ａ、２２ｂ：上部アーム
２３ａ、２３ｂ：折り曲げ部
２４：接続部
２５：グランド板の直近のエッジ

Claims

２つの放射素子が１つの短絡ピンを介してグランド板と接続されているアンテナであって、
前記２つの放射素子は、折り曲げられることによって形成された下部アーム及び上部アームを備え、
前記２つの放射素子の前記下部アームは、前記短絡ピンに接続されかつ前記上部アームよりも前記グランド板に近い位置に配置され、
前記２つの放射素子の前記下部アーム及び前記上部アームの少なくとも一方は、メアンダ構造を有し、
前記２つの放射素子及び前記短絡ピンはメアンダ構造を有する
ことを特徴とするアンテナ。
前記２つの放射素子は、それぞれ概ね平面構造であり、互いに平行又は直交するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
前記下部アーム及び前記上部アームは、互いに平行な直線上で伸長され、
前記２つの放射素子の少なくとも一方は、前記直線と平行な直線に沿って、前記２つの放射素子の他方に向かって折り曲げられている折り曲げ部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
前記メアンダ構造は、前記グランド板の直近のエッジに対して、平行又は直交するように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ。
前記２つの放射素子は、金属フィルム又は金属ワイヤで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ。
前記２つの放射素子は、概ね平面構造であり、誘電体に固定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ。
前記２つの放射素子のうちの面積が最大となる面は、前記グランド板と平行又は垂直に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のアンテナ。
請求項１から７のいずれかに記載のアンテナを備える無線通信装置。