(57)【要約】【課題】１つのアンテナ装置で２方向の偏波の送受信を可能とするアンテナ装置、及び電子機器を提供する。【解決手段】平面視にて略相似形状の二枚の放射板１、２と、二枚の放射板１、２の間隙ｇに配され、当該二枚の放射板１、２の端部を連結するとともに給電を行う給電部３と、を備え、二枚の放射板１、２の成す角度が９０°以上１８０°未満となるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視にて略相似形状の二枚の放射板と、
前記二枚の放射板の間隙に配され、当該二枚の放射板の端部を連結するとともに給電を行う給電部と、を備え、
前記二枚の放射板の成す角度が９０°以上１８０°未満となるように配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記二枚の放射板は、ともに平面視にて半円形状を呈しており、
使用可能周波数の波長λに対して、前記二枚の放射板のうち一方の放射板の半径は０．２５λ〜０．３５λであり、他方の放射板の半径は０．０８λ〜０．１６λであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置を備える電子機器であって、
前記アンテナ装置を収納する筐体を備え、
前記二枚の放射板のうち、一方の放射板は前記筐体の一面に配置され、他方の放射板は前記一方の放射板の配置された一面と連続する他の一面に配置されることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、プリンタ装置、複写機等の電子機器に無線通信機能を持たせＬＡＮ（Local Area Network）の無線化を可能とする技術の普及に伴い、電子機器に設置するためのＵＷＢ（Ultra WideBand）用のアンテナ装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照。）。ＵＷＢとは、比帯域幅が２５%以上の超広帯域幅を利用し、近距離間通信において１００Ｍｂｐｓ以上の高速な通信を可能とする超広帯域無線システムである。
【０００３】
特許文献１には、図９（ａ）に示す、相似形状の２枚の放射板４１，４２を備えたアンテナ装置４０が記載されており、比較として、図９（ｂ）に示す、同一形状の放射板５１，５１を備えたアンテナ装置５０も記載されている。
具体的には、アンテナ装置４０には、半径Ｒ1の半円形状の放射板４１と、半径Ｒ２の半円形状の放射板４２と、が備えられている。また、アンテナ装置５０には、半径Ｒ1の半円形状の２枚の放射板５１，５１が備えられている。なお、各放射板４１、４２、５１において、その直線部の一端から円弧頂点までの部分をそれぞれ円弧部４１１、４２１、５１１とする。
図１０はアンテナ装置４０のアンテナ特性を示した特性曲線（実線データ）と、アンテナ装置５０のアンテナ特性を示した特性曲線（破線データ）である。
ここで、アンテナ特性は、入力電力と反射電力の比から求められるリターンロス特性である。リターンロスは反射係数ともいい、その値が小さい程アンテナ装置としてのマッチングがとれていることを示し、一般に、その値が−１０ｄＢ以下の範囲が使用帯域として好ましいとされている。
【０００４】
図１０に示すように、アンテナ装置４０（図９（ａ）参照。：図１０の実線データ）では、２枚の放射板４１，４２の円弧部４１１，４２１の距離を合算した距離に基づいて決定される共振点Ｐ１と、放射板４１の円弧部４１１の距離に基づいて決定される共振点Ｐ２と、放射板４２の円弧部４２１の距離に基づいて決定される共振点Ｐ３と、の３つの共振点が周波数の低い方から順に現れる。
一方、アンテナ装置５０（図９（ｂ）参照。：図１０の破線データ）では、２枚の放射板５１，５１の円弧部５１１，５１１の距離を合算した距離に基づいて決定される共振点Ｐ４と、１枚の放射板５１の円弧部５１１の距離に基づいて決定される共振点Ｐ５と、の２つの共振点が周波数の低い方から順に現れる。
このように、アンテナ装置４０は、アンテナ装置５０と比較して共振点の数が増加しており、各共振点でリターンロス特性が極小値を取るので、使用帯域が広帯域化されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１０６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のアンテナ装置４０は、その長手方向に沿う偏波には対応可能であるものの厚み方向に沿う偏波に対しては対応が困難であるため、２方向以上の偏波に高感度に対応させるためには、それぞれ各偏波に対応する専用のアンテナ装置を設置する必要がある。したがって、どうしてもアンテナ装置の設置スペースが広範囲にわたるものになっていた。
【０００７】
本発明の課題は、１つのアンテナ装置で２方向以上の偏波の送受信を可能とし、設置スペースの抑制を図ることのできるアンテナ装置及び電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明に係るアンテナ装置は、
平面視にて略相似形状の二枚の放射板と、
前記二枚の放射板の間隙に配され、当該二枚の放射板の端部を連結するとともに給電を行う給電部と、を備え、
前記二枚の放射板の成す角度が９０°以上１８０°未満となるように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記二枚の放射板は、ともに平面視にて半円形状を呈しており、
使用可能周波数の波長λに対して、前記二枚の放射板のうち一方の放射板の半径は０．２５λ〜０．３５λであり、他方の放射板の半径は０．０８λ〜０．１６λであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１又は２に記載のアンテナ装置を備える電子機器であって、
前記アンテナ装置を収納する筐体を備え、
前記二枚の放射板のうち、一方の放射板は前記筐体の一面に配置され、他方の放射板は前記一方の放射板の配置された一面と連続する他の一面に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、二枚の放射板の成す角度が９０°以上１８０°未満となるように配置されているため、各放射板の面に沿った２方向からの偏波を感度よく送受信することができる。これにより、１つのアンテナ装置で２方向の偏波の送受信が実現されるため、偏波の方向に合わせて複数のアンテナ装置を設置する必要がなく、設置スペースを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のアンテナ装置と当該アンテナ装置が搭載された電子機器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２のアンテナ装置の使用周波数を３ＧＨｚとした場合のリターンロス周波数特性を示す特性曲線である。
【図４】図２のアンテナ装置の使用周波数を１０ＧＨｚとした場合のリターンロス周波数特性を示す特性曲線である。
【図５】図３のアンテナ装置のＸＹ平面における３ＧＨｚの放射パターンを示す図であり、（ａ）はＺ成分（ｂ）はＹ成分の偏波を示している。
【図６】図３のアンテナ装置のＹＺ平面における３ＧＨｚの放射パターンを示す図であり、（ａ）はＺ成分（ｂ）はＹ成分の偏波を示している。
【図７】図３のアンテナ装置のＸＹ平面における１０ＧＨｚの放射パターンを示す図であり、（ａ）はＺ成分（ｂ）はＹ成分の偏波を示している。
【図８】図３のアンテナ装置のＹＺ平面における１０ＧＨｚの放射パターンを示す図であり、（ａ）はＺ成分（ｂ）はＹ成分の偏波を示している。
【図９】従来のアンテナ装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は２枚の放射板が同一形状の場合、（ｂ）は２枚の放射板が相似形状の場合を示している。
【図１０】図９に示すアンテナ装置のリターンロス周波数特性を示す特性曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係るアンテナ装置について、図面を参照して説明する。なお、図面上に表示したＸＹＺ軸は共通の軸を示すものとする。
【００１４】
図１は本実施形態に係るアンテナ装置１０と、当該アンテナ装置１０が設置された電子機器２０を示す概略図である。
なお、電子機器２０とは、例えば、パーソナルコンピュータ、複写機、及びプリンタ装置等が挙げられる。
図１に示すように、電子機器２０には、アンテナ装置１０を収納する、例えば、略直方体形状をなす筐体３０が備えられている。
筐体３０の角部には、アンテナ装置１０が備えられている。
なお、以下の説明において、筐体３０の下面と直交する方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交な平面における２方向をＸ方向、Ｚ方向とする。
【００１５】
以下、本実施形態におけるアンテナ装置１０の構成について詳述する。
アンテナ装置１０には、第一放射板１、第二放射板２、及び給電部３が備えられている。
第一放射板１及び第二放射板２は、平面視にて相似する半円形状に形成されている。
ここで、第一放射板１及び第二放射板２の半径をそれぞれｒ1及びｒ2とする。
【００１６】
第一放射板１及び第二放射板２は、互いの円弧頂点が対向し、かつ、この円弧頂点間が所定幅の間隙ｇを有するように配置されている。
間隙ｇには、各放射板に電流を給電するとともに２つの放射板を連結する給電部３が設けられている。アンテナ装置１０のインピーダンスは、この間隙ｇの幅に基づいて決定されるようになっている。
【００１７】
また、第一放射板１及び第二放射板２の成す角度は９０°となるように配置されている。このため、アンテナ装置１０は、直交する２方向からの偏波を送受信可能となっている。
なお、第一放射板１と第二放射板２の成す角度は、９０°以上１８０°未満であればよい。この範囲内の角度を保つことによって、異なる二方向からの偏波を送受信するとともに、第一放射板１と第二放射板２とが互いに干渉するのを防止できるようになっている。
【００１８】
また、第一放射板１と第二放射板２とは、筐体３０の連続した異なる面にそれぞれ設置されている。
具体的には、第一放射板１は、その面が筐体３０のＸＺ平面に沿うように配置され、第二放射板２はその面が筐体３０のＸＹ平面に沿うように配置されている。これにより、アンテナ装置１０は、Ｚ方向とＹ方向の２方向の偏波の送受信が可能となっている。
なお、アンテナ装置１０の設置時の向きは上記に限定されるものではなく、第一放射板１と第二放射板２とが連続した異なる側面に位置するように設置されていれば良い。
【００１９】
また、本実施形態のアンテナ装置１０は、間隙ｇ、第一放射板１の半径ｒ１、及び第二放射板２のｒ２の寸法は、それぞれ、波長換算でｇ＝０．００１〜０．００５λ、ｒ１＝０．２５〜０．３５λ、ｒ２＝０．０８〜０．１６λの範囲内の値に設定されている。なお、λは使用周波数の波長である。ｇ、ｒ１、及びｒ２は、上記範囲とすることで、好適なアンテナ特性が得られるものであるが、アンテナの使用目的に応じて上記範囲内でｇ、ｒ１、及びｒ２を適宜設定することで、使用目的に即したアンテナ特性が実現される。
【００２０】
一般的に、アンテナ装置は、自己相似の理によりその寸法を変化させても、比帯域幅は変わらないことが知られている。
例えば、使用周波数を３ＧＨｚとした場合、使用周波数の波長λ＝１００ｍｍであるので、ｇ＝０．１〜０．５ｍｍ、ｒ１＝２５〜３５ｍｍ、ｒ２＝８〜１６ｍｍの範囲内の値の場合に良好なアンテナ特性が得られることとなる。
図３は、上記範囲内の値の一例であるが、ｇ＝０．１ｍｍ、ｒ１＝３０ｍｍ、ｒ２＝１２ｍｍとした場合のアンテナ特性を示した特性曲線である。図３に示すように、３．０〜１０．６ＧＨｚにおいてリターンロス周波数特性が−１０ｄＢ以下となるため、帯域幅は７．６ＧＨｚであり、比帯域幅は１１２％となっている。
【００２１】
一方、例えば、使用周波数を６ＧＨｚとした場合、使用周波数の波長λ＝５０ｍｍであるので、ｇ＝０．０５〜０．２５ｍｍ、ｒ１＝１２．５〜１７．５ｍｍ、ｒ２＝４〜８ｍｍの範囲の値の場合に良好なアンテナ特性が得られることとなる。
図４は、上記範囲内の値の一例であるが、ｇ＝０．０５ｍｍ、ｒ１＝１５ｍｍ、ｒ２＝６ｍｍとした場合のアンテナ特性を示した特性曲線である。図４に示すように、６．１〜２１．８ＧＨｚにおいてリターンロス周波数特性が−１０ｄＢ以下となるため、帯域幅は１５．７ＧＨｚであり、比帯域幅は１１２％となっている。
【００２２】
このように、使用周波数に応じてｇ、ｒ１、ｒ２の値を設定することによって、比帯域幅１１２％の広帯域なアンテナ特性を実現させることが可能となる。
【００２３】
次に、アンテナ装置１０の放射パターンの一例として、図３に示すアンテナ特性を有するアンテナ装置の３ＧＨｚ、１０ＧＨｚにおける放射パターンを示す。
図５はＸＹ平面内における放射パターン（３ＧＨｚ）を示す図であり、図６はＹＺ平面内における放射パターン（３ＧＨｚ）を示す図である。また、図７はＸＹ平面内における放射パターン（１０ＧＨｚ）を示す図であり、図８はＹＺ平面内における放射パターン（１０ＧＨｚ）を示す図である。なお、下記の説明において各図ともに（ａ）はＺ成分の放射パターンを示し、（ｂ）はＹ成分の放射パターンを示す。
【００２４】
図５及び図６に示すように、３ＧＨｚの周波数帯においては、ＸＹ平面内においてもＹＺ平面内においてもＹ成分及びＺ成分の放射が確認でき、さらには交差偏波にもなっていないため、３ＧＨｚ帯におけるＹ方向の偏波とＺ方向の偏波を送受信可能となっていることがわかる。
また、図７及び図８に示すように、１０ＧＨｚの周波数帯においても、ＸＹ平面内においてもＹＺ平面内においてもＹ成分及びＺ成分の放射が確認でき、さらには交差偏波にもなっていないため、１０ＧＨｚ帯におけるＹ方向の偏波とＺ方向の偏波を送受信可能となっていることがわかる。
従って、アンテナ装置１０は、Ｚ方向とＹ方向の２方向の偏波の送受信が可能となっていることがわかる。
【００２５】
次に、本実施形態のアンテナ装置１０の通信作用について説明する。
所定の周波数の電波が外部機器より送信されると、アンテナ装置１０は、第一放射板１及び第二放射板２のそれぞれにより当該電波を受信する。電波が受信されると、給電部３に向かって受信した電波に応じた振幅及び位相の電圧電流が発生し、給電部３に供給された電流は、図示しない無線通信回路に伝達され、電気信号として処理される。
一方、アンテナ装置１０が電波を送信する場合、図示しない無線通信回路からの電気信号に基づいて、給電部３に所定の振幅及び位相で電流が供給される。給電部３に供給された電流は、第一放射板１及び第二放射板２のそれぞれに供給され、当該第一放射板１及び第二放射板２に電流が流れる。そして、第一放射板１及び第二放射板２にそれぞれ電流が流れると、アンテナ装置１０から外部機器に対して電波が送信される。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１０によれば、１つのアンテナ装置でＹ方向、及びＺ方向の２方向の偏波を感度よく送受信することが可能となる。これにより、１つのアンテナ装置で２方向の偏波の送受信が実現されるため、偏波の方向に合わせて複数のアンテナ装置を設置する必要がなく、設置スペースを抑制することが可能となる。
【００２７】
また、二枚の放射板の平面視形状が相似しているため、同一形状の二枚の放射板を用いたアンテナ装置と比較して共振点が増加し、アンテナ装置の使用帯域を広帯域化することができる。
特に、第一放射板１の半径ｒ１を０．２５λ〜０．３５λの範囲内の値に設定し、第二放射板２の半径ｒ２を０．０８λ〜０．１６λの範囲内の値に設定することで、広帯域なアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００２８】
また、二枚の放射板がそれぞれ電子機器の異なる面に配置されているため、どちらか一方の放射板が、例えば壁や載置物などの遮蔽物によってその特性に影響を受けた場合であっても他方の放射板の特性が維持できる。従って、電子機器の設置環境によらず良好なアンテナ特性を維持することが可能となる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、第一放射板１から第二放射板２の形状を半円形状として説明したが、これ以外にも、例えば、半楕円形状、台形、長方形、二等辺三角形などとしても良い。
また、アンテナ装置１０の設置時の向きとしては、第一放射板１及び第二放射板２とも筐体３０の側面に位置するように設置しても良い。
また、アンテナ装置１０は、電子機器２０の外壁に取り付けることとしても良い。
【００３０】
その他、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    アンテナ装置
１    第一放射板
２    第二放射板
３    給電部
２０  電子機器
３０  筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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