(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層の表面に形成した導体層のパターンを有し給電線路を接続して５．０ＧＨｚの周波数帯と２．４ＧＨｚの周波数帯で使用する逆Ｆ型の薄板広帯域アンテナであって、前記導体層のパターンが、
前記給電線路の接地ラインを接続するグランド・ポイントを備え前記誘電体層の表面に形成されたグランドと、
それぞれが前記５．０ＧＨｚの周波数帯に適合し６本以上で９本以下の相互に異なる長さの放射パターンを含み前記誘電体層の表面に形成された第１のエレメントと、
前記給電線路の電圧ラインを接続する給電ポイントを備え前記第１のエレメントの放射パターンのそれぞれと前記グランドを連絡し前記誘電体層の表面に形成された第２のエレメントと、
前記第２のエレメントに連絡し前記２．４ＧＨｚの周波数帯にλ／４で適合する長さの放射パターンを含み前記誘電体層の表面に形成された第３のエレメントと、
給電端子を備え前記第２のエレメントの給電ポイントに接続され前記誘電体層の裏面に形成された給電パターンとを有し、
前記給電パターンが前記第１のエレメントの放射パターンに対して平行して配線される成分を含み、前記導体層に対する前記給電パターンの垂直投影が前記第１のエレメントの放射パターンのいずれかに重なるようにして位相調整により反射波電圧を減少させる位置に前記給電パターンを位置決めした薄板広帯域アンテナ。
【請求項２】
ベース・フィルムの表面と裏面に導体箔を積層したフレキシブル・プリント回路基板の前記導体箔をエッチングして形成したパターンを有し給電線路を接続して第１の周波数帯で使用する逆Ｆ型の薄板広帯域アンテナであって、
前記給電線路の接地ラインを接続するグランド・ポイントを備え表面に形成されたグランドと、
それぞれが前記第１の周波数帯に適合する長さで、かつ相互に異なる長さの複数の放射パターンを含み表面に形成された第１のエレメントと、
前記複数の放射パターンのそれぞれと前記グランドを連絡し表面に形成された第２のエレメントと、
前記給電線路の電圧ラインを接続する給電端子を備えて前記第２のエレメントに接続され裏面に形成された給電パターンとを有し、
前記給電パターンが前記放射パターンに対して平行して配線される成分を含み、前記導体箔に対する前記給電パターンの垂直投影が前記第１のエレメントの放射パターンのいずれかに重なるようにして位相調整により反射波電圧を減少させる位置に前記給電パターンを位置決めした薄板広帯域アンテナ。
【請求項３】
前記ベース・フィルムがポリエチレンテレフタレートで形成され、前記給電パターンと前記第２のエレメントとは銀スルーホールで接続されている請求項２記載の薄板広帯域アンテナ。
【請求項４】
前記ベース・フィルムがポリエチレンテレフタレートで形成され、一端が前記給電パターンに接続され他端が前記ベース・フィルムの表面で前記電圧ラインに接続される銀スルーホールを備えており、前記給電パターンの位置決めがネットワーク・アナライザでＶＳＷＲの波形を観測しながら行われた請求項２記載の薄板広帯域アンテナ。
【請求項５】
無線ＬＡＮを搭載した情報端末装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサにより制御される受信機と、
前記受信機に接続されたアンテナとを有し、
前記アンテナが請求項１〜請求項４のいずれかに記載した薄板広帯域アンテナである情報端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数帯域（以後、バンドワイズという）の広い逆Ｆ型の薄板広帯域アンテナに関し、さらにはフレキシブル・プリント回路基板をエッチングして製作したバンドワイズの広い薄板広帯域アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナル・コンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の移動情報端末装置は、軽量化および小型化が進展すると共に無線ＬＡＮ機能を搭載することが多くなってきた。無線ＬＡＮの周波数帯の周波数帯の規格に関しては、アメリカ電気電子技術者協会（以後、ＩＥＥＥという。）のワーキング・グループの下で、現在２．４ＧＨｚ帯(ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ)と５ＧＨｚ帯(ＩＥＥＥ８０２．１１ａ)の二つの周波数帯について制定されている。したがって、無線ＬＡＮを搭載する情報端末装置は、これら二つの周波数帯で使用できるアンテナを必要としており、耐久性、安価、軽量、およびコンパクトという観点から平板状のアンテナを多く用いている。また移動情報端末装置のアンテナ構造としては、主に無指向性で小型化が容易な逆Ｆ型のアンテナが採用されている。
【０００３】
特許文献１には、広いバンドワイズを実現するために、放射導体板の他に無給電導体板を設けた逆Ｆアンテナを記載している。特許文献２には、フレキシブル・プリント回路基板（以下、適宜ＦＰＣという。）を利用して絶縁性フィルム上に形成したアンテナユニットを記載している。非特許文献１には、金属平板に幅の狭いスリットを設けて放射素子を形成し逆Ｆ型アンテナの形状を満たしたフィルムアンテナを記載している。
【特許文献１】特開平１１−４１０２６号公報
【特許文献２】特開２００３−７８３２０号公報
【非特許文献１】日立電線  Ｎｏ．２１（２００２−１）「２．４ＧＨｚ帯モバイル機器内蔵用フィルムアンテナ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の逆Ｆ型の平板アンテナは、図１（ａ）に示すように長さの違う２本のエレメント１１、１３を平行に並べて、例えば２．４ＧＨｚ帯と５．０ＧＨｚ帯というように二つの周波数帯に適応するデュアルバンド対応のアンテナを構成していたが、５．０ＧＨｚ帯のような周波数帯ではバンドワイズが十分でないという側面があった。バンドワイズとは用途毎に規格上使用することが許されている周波数の範囲をいい、情報端末装置はその範囲の周波数を利用して通信することができる。
【０００５】
例えば上記ＩＥＥＥの５．０ＧＨｚ帯の規格では、４．９００ＧＨｚ〜５．８７５ＧＨｚの範囲として制定された９７５ＭＨｚのバンドワイズを使用し、２．４ＧＨｚ帯の規格では、２．４１２ＧＨｚ〜２．４８６ＧＨｚの範囲として制定された７４ＭＨｚのバンドワイズを使用することになっている。また、各国は、ＩＥＥＥが制定したバンドワイズの範囲の中で独自に使用する周波数チャネルを定めている。例えば、５．０ＧＨｚ帯において、日本はＬｏｗｅｒ  Ｂａｎｄ（５．１３ＧＨｚ〜５．２４ＧＨｚ）で４チャネル使用するが、米国やヨーロッパでは、Ｍｉｄｄｌｅ  Ｂａｎｄ（５．２５ＧＨｚ〜５．４３ＧＨｚ）やＵｐｐｅｒ  Ｂａｎｄ（５．５ＧＨｚ〜５．８２５ＧＨｚ）も使用する。
【０００６】
無線ＬＡＮの送信機は、使用可能な周波数チャネルの中から空きのあるチャネルを自動的に選択して通信を確立するので、国境を越えて使用する移動情報端末装置の無線ＬＡＮに使用するアンテナは、ＩＥＥＥに定めるバンドワイズの全域に対応できることが望ましい。アンテナの性能を評価する項目として電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）という。）がある。ＶＳＷＲは、アンテナ素子と給電線路のインピーダンスの不整合により反射波が発生しているときに、給電線路上に生じた定在波の電圧振幅分布の山と谷の比をいい、インピーダンスが整合して反射のない理想的な状態では１．０になる。無線ＬＡＮに使用するアンテナのＶＳＷＲはできるだけ小さい方が望ましく、使用するバンドワイズにおいて一般に２．０以下を実現すると諸条件の下で安定した特性を発揮するといわれている。
【０００７】
しかし、図１（ａ）に示す構造のアンテナ１０は、５．０ＧＨｚ帯の短い素子１１、２．４ＧＨｚ帯の長い素子１３、およびグランド１５で構成しており、それぞれの周波数帯で素子を１本ずつしか設けていないため、図１（ｂ）に示すようなＶＳＷＲ特性となって、特に５．０ＧＨｚ帯ではＶＳＷＲを２以下にするバンドワイズΔＦを十分に確保することができなかった。よって、バンドワイズを拡大するには異なる周波数で共振するアンテナ１０を複数設けるなどの対策が必要であった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、小型、薄型、および軽量でバンドワイズの広い薄板広帯域アンテナを提供することにある。さらに本発明の目的は、フレキシブル・プリント回路基板に対するエッチング手法を採用して実現した薄板広帯域アンテナを提供することにある。さらに本発明の目的は、ＩＥＥＥに規定されるバンドワイズに適応可能な薄板広帯域アンテナを提供することにある。さらに本発明の目的は、量産化しても安定した特性を維持することができる薄板広帯域アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の態様は、誘電体層の表面に形成した導体層のパターンを有し給電線路を接続して第１の周波数帯で使用する逆Ｆ型の薄板広帯域アンテナであって、前記導体層のパターンが、前記給電線路の接地ラインを接続するグランド・ポイントを備えるグランドと、それぞれが前記第１の周波数帯に適合する長さで、かつ相互に異なる長さの複数の放射パターンを含む第１のエレメントと、前記給電線路の電圧ラインを接続する給電ポイントを備え前記複数の放射パターンのそれぞれと前記グランドを連絡する第２のエレメントとを有する薄板広帯域アンテナを提供する。
【００１０】
本発明の薄板広帯域アンテナは、誘電体層の表面に導体層がパターン化されている。複数の放射パターンは、半導体を製造する際に使用する蒸着やリソグラフィ等の周知の技術を利用して精度よく形成することができる。さらに、それらの技術をベース・フィルムの表面に導体箔を積層したＦＰＣに適用して製作することができる。第１のエレメントは第２のエレメントに連絡しており、第２のエレメントはグランドに連絡している。第２のエレメントに給電線路の電圧ラインを接続し、グランドに給電線路の接地ラインを接続することで逆Ｆ型の薄板広帯域アンテナを構成する。
【００１１】
第１のエレメントは長さの異なる複数の放射パターンを含んでおり、各放射パターンは第１の周波数帯のいずれかの周波数に共振する長さになっている。したがって、複数の放射パターンはいずれも第１の周波数帯のＶＳＷＲを低下させる。ここに放射パターンとは、誘電体層の上に積層された導体層を加工して形成したアンテナの細長い電極をいう。また、それぞれの放射パターンは相互に長さが異なっているため、第１の周波数帯のバンドワイズ内において、異なる周波数と共振してＶＳＷＲを低下させる。
【００１２】
実用的な広さのバンドワイズを得るには、放射パターンの数を６本以上にするとよい。複数の放射パターンの長さを、最も長い放射パターンから最も短い放射パターンに向かって順番に同じ長さだけ変化するように構成すると、各放射パターンが第１の周波数帯のバンドワイズの範囲において、各周波数をバランスよく分担してＶＳＷＲを低下させることができる。第１のエレメントを５．０ＧＨｚ帯に使用する場合には、放射パターンの数を６本〜９本にすると良好な特性を得ることができる。
【００１３】
第１のエレメントと第２のエレメントで構成したアンテナにチップ・アンテナを組み合わせることで全体として複数のバンドワイズを含むアンテナを構成することができる。チップ・アンテナは、高誘電率材料を使ったモノポール・タイプのアンテナであり、同一周波数に対して逆Ｆ型のアンテナに比べてエレメントの長さを短くできるという特徴があるので、スペースの制約を受けないで第１の周波数帯より高い第２の周波数帯に適応するアンテナを構成することができる。また、マルチバンドのアンテナを容易に製作することができるようになる。
【００１４】
薄板広帯域アンテナは、微細な加工を施してパターンを形成することができるため小型化に適している。薄板広帯域アンテナのパターンを高い精度で形成することで性能のよい高周波アンテナを実現できる一方、給電ポイントに対する電圧ラインの接続位置も厳密に画定する必要があり、適正な位置からわずかにずれただけでも良好なＶＳＷＲを得ることができない。特にアンテナの量産には給電線路の高い位置決め精度と接続に関する技術が要求される。この点、給電線路の電圧ラインの延長部として機能する第２のエレメントから延びた給電パターンを設けることで、第２のエレメントの給電ポイントに対する電圧ラインの接続位置を、パターン形成のプロセスで画定することができ、量産時しても安定したＶＳＷＲ特性を備えるアンテナを得ることができる。
【００１５】
第１のエレメントの複数の放射パターンのそれぞれに連絡する迂回パターンを設けて第１のエレメントの長さが全体として長くなるように作用させ、第１のエレメントと第２のエレメントが、迂回パターンがないとした場合に適応する周波数帯を低い周波数帯にシフトさせることができる。放射パターンを誘電体層の裏面に形成すれば、パターン形成のためのスペースを十分に得ることができるのでより長い迂回パターンを形成するのに都合がよい。導体層に５．０ＧＨｚ帯に適応する長さの複数の放射パターンと２．４ＧＨｚ帯に適応する長さの複数の放射パターンを設けて、いずれの周波数帯でも広いバンドワイズを実現することができる。
【００１６】
薄板広帯域アンテナは、あらかじめ製造されたベース・フィルムと導体箔からなるＦＰＣに対してエッチングして形成することができる。ＦＰＣを利用すると複雑な半導体プロセスを必要とせず、主としてエッチングだけで微細なパターンを形成することができるので、本発明に係る薄板広帯域アンテナを製作するのに適している。アンテナのパターンをベース・フィルムの裏面にも設けるとスペースを有効に活用したり、安定した特性を得たりするのに都合がよい。表面の導体層と裏面の導体層は銀スルーホールで接続することができる。ＦＰＣを構成する材料は、一般にエッチングの過程で発生する薬品処理や熱処理に対して強くないので銅スルーホールの形成には適さないが、スクリーン印刷した銀スルーホールはＦＰＣの性能を劣化させるような薬品処理や熱処理を必要としないので、ＦＰＣの表面パターンと裏面パターンを電気的に接続するのに都合がよい。
【００１７】
裏面の導体箔に給電パターンを形成し、その一端を銀スルーホールで表面のパターンである第２のエレメントの給電ポイントに接続すると、給電パターンの他端に給電線路の電圧ラインを接続して裏面から給電することが可能になるため、アンテナの取り付け場所に応じて給電位置を選択するのに都合がよい。この場合、接地ラインは銀スルーホールを通じて裏面から表面のグランドに接続する。給電線路を表面のパターンに接続して裏面の給電パターンを利用する場合には、接地ラインを表面でグランド・ポイントに接続し、電圧ラインを表面で裏面の給電パターンに接続された銀スルーホールに接続する構成になる。
【００１８】
カバー・フィルムは導体箔を酸化やハンダ接続時の短絡故障等から保護するなどの点で都合がよいが、さらに、カバー・フィルムのグランド・ポイントに対応する位置を切除して位置決め開口を形成しておくと、給電線路の接地ラインを接続する作業を行うときに接続位置を正確に決めることができる。位置決め開口は、導体箔を露出させると同時に、その大きさは接地ラインを接続するグランド・ポイントの位置の指標となる程度にしておく。グランド・ポイントの位置は、カバー・フィルムの位置決め開口をパターン形成プロセスにおいてエッチングして形成できるので、高い精度で画定することができる。グランドはできるだけ面積を広くすると安定した電位を提供することができる。しかし、グランド・ポイントに接地ラインをハンダ接続する際、熱が放散して接続領域の温度上昇を妨げるためハンダ接続の品質を維持できない場合がある。本発明では、グランド・ポイントにサーマル・ランドを設けることで、外導体のハンダ接続の品質を確保することができる。
【００１９】
本発明の他の態様は、ベース・フィルムの表面に導体箔を積層したフレキシブル・プリント回路基板の前記導体箔をエッチングして形成したパターンを有し給電線路を接続して第１の周波数帯で使用する逆Ｆ型の薄板広帯域アンテナであって、前記導体箔のパターンが、前記給電線路の接地ラインを接続するグランド・ポイントを備えるグランドと、それぞれが前記第１の周波数帯に適合し、かつ長さの異なる複数の放射パターンで構成した第１のエレメントと、前記複数の放射パターンのそれぞれと前記グランドを連絡する第２のエレメントと、前記給電線路の電圧ラインを接続する給電端子を備え前記第２のエレメントに接続された給電パターンとを有し、前記第１のエレメントの各放射パターンに流れる高周波電流が誘起する磁界が前記薄板広帯域アンテナからの反射波電圧を減少させる位置に前記給電パターンを形成した薄板広帯域アンテナを提供する。
【００２０】
放射パターンに流れる高周波電流が誘起する磁界を給電線路の電圧ラインに鎖交させ、アンテナから反射した反射波電圧を減少させるようにして位相調整をすることにより、ＶＳＷＲをより一層低減して効率の高いアンテナを製作することができる。反射波電圧に対して放射パターンが誘起する電圧の位相調整をするためには、給電線路の一部である給電パターンと放射パターンとを接近して配置し、反射波電圧に対して逆位相の電圧が誘起されるように給電線路の位置決めをする。位相調整には繊細な作業が必要とされ、放射パターンと給電線路との最適な相互位置関係が定まっても量産時に再現することに困難を伴う場合がある。しかし、給電パターンを給電線路の一部として利用して給電パターンと放射パターンとの位置関係を反射波電圧の位相を調整できる関係に設定すれば、パターンは精度よく形成できるため量産に適した薄板広帯域アンテナを得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、小型、薄型、および軽量でバンドワイズの広い薄板広帯域アンテナを提供することができた。さらに本発明により、フレキシブル・プリント回路基板にエッチング手法を適用して実現した薄板広帯域アンテナを提供することができた。さらに本発明により、ＩＥＥＥに規定されるバンドワイズに適応可能な薄板広帯域アンテナを提供することができた。さらに本発明により、量産化しても安定した特性を維持することができる薄板広帯域アンテナを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態に係る薄板広帯域アンテナ（以後、アンテナという。）の平面図で、図３は図２に示した５．０ＧＨｚ用エレメント１０１と２．４ＧＨｚ用エレメント１０３の拡大図である。本明細書の全体を通じて同一要素には図面に同一参照番号を付して説明する。アンテナ１００は、ベース・フィルム１１３としてのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）・フィルムの片面または両面に、導体箔としての銅箔層を積層した市販のＦＰＣにエッチング（リソグラフィ）技術を利用してパターンを形成して製作する。ＦＰＣのベース・フィルムとしては、ポリイミド（ＰＩ）・フィルムを使用することもできる。
【００２３】
ＦＰＣをエッチングしてアンテナを製作する方法は後に詳しく説明する。銅箔層の上には、銅箔層が酸化したりハンダ工程で発生したハンダ飛沫が付着したりするのを防止するためにカバー・フィルムを設ける。図２および図３では、カバー・フィルムを除去してＰＥＴフィルム１１３の上に形成した銅箔層のパターンだけを示している。アンテナ１００は、５．０ＧＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の二つの周波数帯に適合するように構成している。アンテナ１００は、ＰＥＴフィルム１１３の上に設けた３０ｍｍ×３０ｍｍの矩形の銅箔層をエッチングして、アンテナを構成するためのパターンを形成する。パターンには、５．０ＧＨｚ用エレメント１０１を構成する細長い８本の放射パターン１０１ａ〜１０１ｈ、２．４ＧＨｚ用エレメント１０３を構成する細長い２本の放射パターン１０３ａ、１０３ｂ、グランド・ポイント１１１を有するグランド１０７、および５．０ＧＨｚ用エレメント１０１と２．４ＧＨｚ用エレメント１０３をグランド１０７に連絡する短絡エレメント１０５を含む
【００２４】
短絡エレメント１０５には、給電ポイント１０９を設けている。アンテナ１００を使用するときは、給電ポイント１０９とグランド・ポイント１１１に給電線路としての同軸ケーブル（図示せず。）を接続する。給電ポイント１０９には、電圧ラインとしての同軸ケーブルの内導体を接続し、グランド・ポイント１１１には、接地ラインとしての同軸ケーブルの外導体を接続することで逆Ｆ型のアンテナを構成する。
【００２５】
グランド１０７は、銅箔層のパターンの大部分の面積を占めている。グランド１０７は、情報端末装置へ取り付けた状態において５．０ＧＨｚ用エレメント１０１、２．４ＧＨｚ用エレメント１０３、および短絡エレメント１０５に対して安定したグランド電位を提供するためにできるだけ広い面積にすることが望ましい。グランド・ポイント１１１は、カバー・フィルムの一部に位置決め開口を形成して位置が画定した銅箔層の領域の一部である。グランド・ポイント１１１は、試作段階で複数のポイントに同軸ケーブルの外導体１２５を接続して特性試験を行った中から選択した最適位置となっている。
【００２６】
グランド・ポイント１１１にカバー・フィルムの位置決め開口を形成すると、量産時にも同軸ケーブルの外導体を正確な位置に接続することができるため、性能のよいＶＳＷＲ特性を安定して得ることができる。本実施例では位置決め開口の大きさを、２．２ｍｍ×２．２ｍｍにしている。また、パターンの端部から位置決め開口の端部までの距離は１０．６ｍｍとし、パターンの端部から給電ポイントまでの距離は６．０ｍｍにしている。給電ポイント１０９もグランド・ポイント１１１と同様にカバー・フィルムに位置決め開口を設けることにより定義された銅箔層の領域の一部である。
【００２７】
５．０ＧＨｚ用エレメント１０１を構成する８本の放射パターン１０１ａ〜１０１ｈは、グランド１０７および短絡エレメント１０５と共に逆Ｆ型アンテナとして５．０ＧＨｚ帯の周波数にλ／４（λは波長）で適応する長さになっている。放射パターン１０１ａは５．０ＧＨｚ用エレメントの中で最も短く、給電ポイント１０９からの長さが８ｍｍである。本発明において５．０ＧＨｚ用エレメントおよび２．４ＧＨｚ用エレメントの放射パターンの長さは、給電ポイント１０９から先端までの長さをいう。放射パターン１０１ａは、グランド１０７の端部１１５から０．６２５ｍｍ離れた位置で端部１１５に平行に形成している。
【００２８】
放射パターン１０１ｂ〜１０１ｈは、それぞれ順番に０．５ｍｍずつ長くなっており、最も長い放射パターン１０１ｈの長さは給電ポイント１０９から１１．５ｍｍである。放射パターン１０１ａ〜１０１ｈは０．１２５ｍｍのパターン幅と０．１２５ｍｍのスペース幅で形成されており、パターン・ピッチが０．２５ｍｍとなっている。放射パターン１０１ａ〜１０１ｈにおいて隣接するパターン同士の長さはほぼ同じ差になっており、１０１ａから１０１ｈに向かって長くなっている。このような構成により、各放射パターンが５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズにおいてＶＳＷＲを低下させる周波数をバランスよく分担することができる。放射パターンの数を変える場合は、最長放射パターンと最短放射パターンのそれぞれの長さを要求される周波数帯のバンドワイズの上限と下限に基づいて定め、その間を残りの放射パターンがほぼ均等の長さで割り付けるように構成する。
【００２９】
放射パターン１０１ａ〜１０１ｈの数はさらに増加させることもできるが、周波数帯域に対するアンテナの共振周波数、矩形の銅箔層の大きさ、およびＦＰＣに対するエッチング加工の精度に影響されて制限を受ける。加工精度は現在のところパターン幅およびスペース幅が共に０．０５ｍｍでパターン・ピッチが０．１ｍｍ程度である。５．０ＧＨｚ用エレメント１０１は、８本の放射パターン１０１ａ〜１０１ｈと短絡エレメント１０５により５．０ＧＨｚ帯に要求されるバンドワイズのＶＳＷＲを低下させる。バンドワイズの中で最も低い４．９００ＧＨｚに対しては最も長い放射パターン１０１ｈを対応させ、最も高い５．８７５ＧＨｚに対しては、最も短い放射パターン１０１ａを対応させる。中間にある周波数に対しては１０１ｂ〜１０１ｇを対応させる。このことは、放射パターン１０１ａ〜１０１ｈは、５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズに含まれるいずれかの周波数に共振していると考えることができる。ただし、放射パターン１０１ａ〜１０１ｈは全パターンが形成された状態で短絡エレメント１０５と共に作用して共振するのであり、個々に取り出した放射パターンと短絡エレメント１０５との特性を測定して、すべての放射パターンについて計算で合成したものとは意味が異なることに留意すべきである。
【００３０】
２．４ＧＨｚ用エレメント１０３は、２．４ＧＨｚ帯にλ／４で適応する長さにしてある。アンテナ１００では、２．４ＧＨｚ用エレメントがλ／４で適応する長さによりパターンの寸法がほぼ３０ｍｍ×３０ｍｍとして定まる。放射パターン１０３ａは長さが２０．７５ｍｍで、放射パターン１０３ｂは長さが２１．２５ｍｍである。パターンの幅およびパターン間のスペース幅は０．２ｍｍである。２．４ＧＨｚ帯は、要求されるバンドワイズが狭いため、２本の放射パターン１０３ａ、１０３ｂでも２．４１２ＧＨｚ〜２．４８６ＧＨｚの範囲のＶＳＷＲを２．０以下にすることができる。５．０ＧＨｚ用エレメントおよび２．４ＧＨｚ用エレメントを構成する複数の放射パターンは、ＦＰＣに対するエッチング加工を行って形成すると容易に高い精度で形成することができる。ただし、蒸着、およびフォトリソグラフィ等の周知の半導体製造プロセスを利用しても実現できる。
【００３１】
図２および図３において、５．０ＧＨｚ用エレメント１０１および２．４ＧＨｚ用エレメント１０３の各放射パターンは、グランド１０７の端部１１５に平行に整列させているが、パターンの配列は、必ずしも厳密に平行である必要はなくグランド１０７の端部１１５に対して多少斜め方向に形成されていてもよい。また、放射パターンの長さの変化量、パターン幅、スペース幅などは図３に示すように一定にする必要はなく、それぞれの放射パターンの特性インピーダンスを調整するために変えることは自由である。
【００３２】
図４は、アンテナ１００に同軸ケーブル１２１を接続した状態を示す。同軸ケーブル１２１は、外導体１２５と内導体１２３の間に絶縁層１２７が介在しており同心円筒状に形成されている。外導体１２５は、グランド・ポイント１０７（図２参照）にハンダ接続され、内導体１２３は、給電ポイント１０９にハンダ接続されている。同軸ケーブル１２１の他方の端は、情報端末装置の無線ＬＡＮカードに搭載される送信機または受信機に接続される。同軸ケーブル１２１の全長のインピーダンス値は本実施例では５０Ωであるが、他のインピーダンス値を採用してアンテナをそれに適合するように構成することもできる。
【００３３】
図５は、図２に示したアンテナ１００の５．０ＧＨｚ用エレメント１０１および２．４ＧＨｚ用エレメント１０３の放射パターンをグランド１０７の端部１１５から離れるに従って順番に短くなるように配置した実施例である。図６は、図２に示したアンテナ１００の給電ポイント１０９とグランド・ポイント１１１とに接続したチップ・アンテナ１３１を設けた実施例である。チップ・アンテナ１３１は、高誘電率材料を使用したモノポール・アンテナであり、同一の周波数帯に対しては逆Ｆ型のアンテナに比べて短い素子で構成できるので、図２に示した５．０ＧＨｚ用エレメント１０１および２．４ＧＨｚ用エレメント１０３と組み合わせてより多くのバンドワイズに適応したマルチバンドのアンテナを製作することができる。
【００３４】
図７は、図２に示したアンテナ１００の銅箔層に給電パターン１４１を設けた実施例である。図４の実施例では短絡エレメント１０５の給電ポイント１０９に内導体１２３が接続されるが、量産したときに給電ポイント１０９の位置に内導体１２３を正確にハンダ接続することに困難を伴う場合がある。アンテナ１００は、適応する周波数が高いほど給電ポイント１０９と内導体１２３との接続位置がわずかにずれただけでも特性が変化するので、位置のずれを防ぐ必要がある。この点、給電パターン１４１は、内導体１２３を接続する給電端子１４３を備えて短絡エレメント１０５に対する内導体１２３の延長部として機能することで、位置１４５を第２のエレメント１０５に対する給電ポイントにすることができる。
【００３５】
給電パターン１４１は、銅箔層に対するエッチング・プロセスで形成することができるので、この実施例では給電ポイント１４５を高い精度で画定することができる。図８は、図２のアンテナ１００に対する他の給電方法を示す実施例である。本実施例では、銅箔層の給電パターン１５５をＰＥＴフィルム１１３の裏面にも形成する。図８のアンテナ１００は、内導体１２３が接続される給電端子１５１を、ＰＥＴフィルム１１３の表面側において銅箔層のパターンがない位置に設けている。給電端子１５１は、ＰＥＴフィルム１１３の表面と裏面を電気的に導通させる銀スルーホールの端部である。銀スルーホールは、裏面の銅箔層に形成した給電パターン１５５に電気的に結合している。銀スルーホールの形成方法は後に説明する。
【００３６】
給電パターン１５５はＰＥＴフィルム１１３の裏面を給電ポイント１５３に対応する位置まで延び、給電ポイント１５３の位置で銀スルーホールを利用して表面の銅箔層のパターンである短絡エレメント１０５と電気的に結合している。このような給電方式を採用すると、表面のパターンの影響を受けないで最適な給電経路を裏面の銅箔層に形成することができるので、より良好なＶＳＲＷ特性を実現できる。また、図７に示した実施例と同様に、エッチングによりパターンを形成するので、短絡エレメント１０５に対する給電ポイントの位置を正確に決めることができる。また、給電端子１５１を表面に形成しないで、裏面の給電パターン１５５の端部に設けてもよい。裏面にある給電パターン１５５に給電端子を設け、さらにグランドに接続された銀スルーホールを裏面まで形成することにより、同軸ケーブル１２１でアンテナ１００の裏面からも給電することができるので、アンテナを取り付けスペースの小さい移動情報端末装置へ取り付けるときに自由度が増して都合がよい。
【００３７】
図９は、銅箔層のサイズが小さくても低い周波数帯に適応することができるアンテナ１００の実施例である。アンテナ１００には、給電ポイント１０９と第１のエレメント１０１との間に迂回パターン１６１を形成している。迂回パターン１６１は、電流が流れるエレメント長を長くして、アンテナをより低い周波数帯に適応させるものである。迂回パターン１６１のパターン形状は、図９に示すような葛折り以外に、ジグザグまたはコイル状等のいかなるものであってもよい。本実施例では、迂回パターンを表面の銅箔層に形成しているが、裏面の銅箔層に形成して銀スルーホールを利用して表面の銅箔層のパターンに接続するようにすると、アンテナのエレメントによりスペースの制約を受けないでより長いパターン経路長を得ることができる。迂回パターンの長さを２０ｃｍ〜３０ｃｍにすると、図１に示したアンテナがＵＨＦ帯に適応するようになる。
【００３８】
図１０は、図１のグランド・ポイント１１１に形成したサーマル・ランドを説明する図である。グランド１０７は比較的広い面積の銅箔層となっており、グランド・ポイント１１１に同軸ケーブルの外導体１２５をハンダ接続する際熱が拡散しやすい。ハンダ接続時にグランド・ポイント１１１の温度が十分に上昇しないと、ハンダ接続の品質が低下する。図１０に示すサーマル・ランド１７０は、銅箔層のグランド１０７に形成した接続領域１７１の回りに、周辺開口部１７３ａ〜１７３ｄを備えている。周辺開口部１７３ａ〜１７３ｄは、グランド１０７の銅箔層が部分的に除去されて、ＰＥＴフィルム１１３が露出している領域である。
【００３９】
同軸ケーブル１２１の外導体１２５を接続領域１７１にハンダ接続する際、熱は連絡領域１７５ａ〜１７５ｄを伝達してグランド全体に放散するが、周辺開口部１７３ａ〜１７３ｄの部分だけ熱伝導の面積が小さくなっているので熱の放散速度は遅くなる。よって、接続領域１７１の温度を一時的に高く維持することができる。サーマル・ランド１７０は、接続領域１７１の周辺にある熱放散の経路を、周辺開口部１７３ａ〜１７３ｄを利用して連絡領域１７５ａ〜１７５ｄに制限するものであり、そのような作用を発揮する限り図１０に示したパターン形状に限定するものではない。
【００４０】
図１１および図１２を参照して、放射パターンの数と５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズにおけるＶＳＷＲの関係を説明する。図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ｃ）、（Ｄ）に示すアンテナ３００ａ〜３００ｄは、５．０ＧＨｚ用エレメント３０１ａ〜３０１ｄ、２．４ＧＨｚ用エレメント３０３ａ〜３０３ｄ、短絡エレメント３０５ａ〜３０５ｄ、およびグランド３０７ａ〜３０７ｄを含んでいる。また、図２と同様にパターン全体の大きさはいずれも３０ｍｍ×３０ｍｍである。同軸ケーブル３１３ａ〜３１３ｄの外導体は、給電ポイント３０９ａ〜３０９ｄで短絡エレメント３０５に接続され、さらにグランド・ポイント３１１ａ〜３１１ｄでグランド３０７ａ〜３０７ｄに接続されている。
【００４１】
図１１（Ａ）の薄板広帯域アンテナ３００ａは、２本の放射パターンで構成した５．０ＧＨｚ用エレメント３０１ａと１本の放射パターンで構成した２．４ＧＨｚ用エレメント３０３ａを含んでいる。２．４ＧＨｚ用エレメント３０３ａは、給電ポイント３０９ａからの長さが２１．９ｍｍであり、２．４ＧＨｚ用エレメント３０３ｂ〜３０３ｄの長さも同様である。５．０ＧＨｚ用エレメント３０１ａは、給電ポイント３０９ａからの長さを１０．６ｍｍと１２．７ｍｍにしている。アンテナ３００ａのＶＳＷＲ特性をみると、５ＧＨｚ帯のバンドワイズΔＦである４．９００ＧＨｚ〜５．８７５ＧＨｚの範囲においてＶＳＷＲが２．０を超える部分が多く特性はあまりよくない。
【００４２】
図１１（Ｂ）のアンテナ３００ｂは、５．０ＧＨｚ用エレメント３０１ｂの放射パターンを３本有しており、それぞれの長さを１０．６ｍｍ、１１．６ｍｍ、および１２．７ｍｍにしている。薄板広帯域アンテナ３００ｂのＶＳＷＲ特性をみると、アンテナ３００ａに比べてＸで示す部分のＶＳＷＲが改善されている。図１２（Ｃ）の薄板広帯域アンテナ３００ｃは、５．０ＧＨｚ用エレメント３０１ｃの放射パターンを４本有しており、それぞれの長さを９．６ｍｍ、１０．６ｍｍ、１１．６ｍｍ、および１２．７ｍｍにしている。アンテナ３００ｃのＶＳＷＲ特性をみると、アンテナ３００ｂに比べて５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズにおけるＶＳＷＲが改善されていることがわかる。
【００４３】
図１２（Ｄ）のアンテナ３００ｄは、５．０ＧＨｚ用エレメント３０１ｄの放射パターンを８本有しており、それぞれの長さを８．０ｍｍ、８．５ｍｍ、９．０ｍｍ、９．５ｍｍ、１０．０ｍｍ、１０．５ｍｍ、１１．０ｍｍ、および１１．５ｍｍにしている。アンテナ３００ｄのＶＳＷＲ特性をみると、他に比べてＶＳＷＲが２以下になる５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズΔＦが最も広くなっていることがわかる。この試料では、ＩＥＥＥで規定されている５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズ全域に渡ってＶＳＷＲを２以下にするまでには至らない。ただし、このような構成のアンテナではＩＥＥＥのバンドワイズの要求を満たすことができないということではない。特に高い周波数帯で使用するアンテナのＶＳＷＲ特性は、給電線路の接続位置やパターンの若干の変化でも変わり得るからで、他の実験では放射パターンの数を８本にしたとき、ＶＳＷＲを２以下にするバンドワイズがＩＥＥＥの要求を満たすことがある場合を確認している。
【００４４】
図１３は、エレメントの各放射パターンが５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズにおいてＶＳＷＲの低下に寄与する状態を説明する図である。図１３は、放射パターンが４本のアンテナについて説明している。４本の放射パターンはいずれも５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズに含まれる周波数に共振し、最長放射パターンと最短放射パターンとの間にある放射パターンの長さが均等に変化するように割り付けている。Ｇ１は、最も長い放射パターンがＶＳＷＲの低下に寄与する状態を説明するための仮想的なＶＳＷＲである。Ｇ４は最も短い放射パターンがＶＳＷＲの低下に寄与する状態を説明するための仮想的なＶＳＷＲである。Ｇ２とＧ３は、中間の長さの放射パターンがＶＳＷＲの低下に寄与する状態を説明するための仮想的なＶＳＷＲである。ここに仮想的なＶＳＷＲとしているのは、長さの異なる１本の放射パターンだけを形成したアンテナを４つ製作し、それぞれのＶＳＷＲを測定して計算上で合成したとしても、４本の放射パターンが同時に形成されたアンテナから得られるＶＳＷＲには一致しないからである。
【００４５】
その理由は、４本の放射パターンを形成したアンテナは、それぞれの放射パターンが相互に作用し合って全体のＶＳＷＲ特性を決定するようになるからである。しかし、最も長い放射パターンはバンドワイズの中で最も低い周波数に共振してＶＳＷＲ低下に寄与し、最も短い放射パターンは最も高い周波数に共振してＶＳＷＲ低下に寄与することは実験の結果から明らかである。また、最も長い放射パターンと最も短い放射パターンの間にある放射パターンの数がある程度までは、当該バンドワイズΔＦの範囲においてＶＳＷＲが高い方に飛び出す部分をなくすことができることも実験の結果で確認している。
【００４６】
以上のとおり、図２を参照して説明した構造のアンテナでは、５．０ＧＨｚ帯において放射パターンの数を増加するに伴って、ＶＳＷＲを２以下にするバンドワイズが拡大することが確認できた。ここにバンドワイズ拡大の効果は５．０ＧＨｚ帯に限るものではなく、２．４ＧＨｚ帯でも放射パターンを２本にすることで従来の１本の場合よりも拡大している。さらに他の周波数帯でも当該周波数帯に要求されるバンドワイズに適合した長さの放射パターンの数を増加してＶＳＷＲを２以下にするバンドワイズを拡大することができる。
【００４７】
しかし、５．０ＧＨｚ帯について放射パターンの数を２本から８本まで増加していった場合にはＶＳＷＲを２以下にするバンドワイズは拡大するが、９本以上にすると逆にバンドワイズが狭くなる傾向を確認した。図１４は、位相調整前後のアンテナついて放射パターンの本数と帯域幅の関係を示すグラフである。位相調整については、後に詳細を説明する。図１５は、図１４で参照番号を付している各アンテナについて、３０ｍｍ×３０ｍｍの銅箔層に２．４ＧＨｚ用エレメントと５．０ＧＨｚ用エレメントを形成したときのパターンの構成を示すリストである。
【００４８】
図１４のライン４０１は、５．０ＧＨｚ用エレメントの放射パターンを６本から９本にしたときのＶＳＷＲを２以下にするバンドワイズを示している。放射パターンの本数に対応する各パターンの構造は、図１５に示すとおりである。ライン４０１に含まれる各アンテナに対する給電は、図８に示した裏面の給電パターン１５５（図８参照）を利用して行っており、同軸ケーブル１２１を接続した状態を図１６（Ａ）に示す。同軸ケーブル１２１は、外導体１２５がグランド・ポイントでグランド１０７に接続され、内導体１２３が給電端子１５１に接続されている。
【００４９】
ライン４０１は、放射パターンの本数が８本の場合にバンドワイズがピークになることを示している。参照番号４０７で示す５．０ＧＨｚ用エレメントの放射パターンを８本にしたアンテナ１００のＶＳＷＲを測定した結果を図１７（Ａ）に示す。測定は、アジレント・テクノロジー社（Agilent Technologies）から、型式５０７１Ｂで入手できるネットワーク・アナライザーで行った。図１７（Ａ）では、５．０ＧＨｚ帯でＶＳＷＲを２以下にする周波数の下限と上限がそれぞれ４．８５ＧＨｚと５．６５ＧＨｚとして得られ、バンドワイズは０．７６ＧＨｚとなっている。
【００５０】
放射パターンを８本にした場合に最もバンドワイズが広くなるが、この試料ではＩＥＥＥで制定したバンドワイズを満たすことはできなかった。ライン４０１が示すように、放射パターンの数を９本以上に増やしてもバンドワイズが拡大しない理由は、放射パターンの長さを、対応する周波数帯のλ／４になる共振周波数で定めて銅箔層のサイズを決めている点が考えられる。放射パターンの数を増やしていくと、パターンの幅およびパターン間のスペース幅が狭くなり、各放射パターンのインピーダンスが変化して数の増大効果が得られないものと考えられる。
【００５１】
本実施の形態でパターン形成のために使用した矩形の銅箔層のサイズが、３０ｍｍ×３０ｍｍ程度であることは、携帯電話などの小型の情報端末装置に搭載する上で都合がよいので、このサイズでさらにバンドワイズを拡大するために、本発明において位相調整という方法を取り入れた。図１４のライン４０３は位相調整したアンテナが、放射パターンの本数毎にＶＳＷＲを２以下にするバンドワイズを示している。ライン４０３を構成する各アンテナは、ライン４０１のアンテナに対応するように６本から９本までの同一構成の放射パターンとし、給電部の構成だけを変えたものである。ライン４０３の各アンテナは、ライン４０１の対応する各アンテナに対して、２倍ほどバンドワイズが広がっており、７本（参照番号４１３）と８本（参照番号４０９）の場合はＩＥＥＥが制定する５．０ＧＨｚ帯のバンドワイズを超えている。
【００５２】
位相調整とは、給電線路に流れる高周波電流が誘起する磁界と放射エレメントに流れる高周波電流が誘起する磁界とを相互に鎖交させ、給電線路に発生している反射波電圧に逆位相の電圧を加えて低減することをいう。図１６（Ａ）に示すアンテナ１００において、同軸ケーブル１２１に高周波電流を流すと、給電端子１５１と内導体１２３との接続点で反射がおきて反射波電圧が同軸ケーブル１２１に戻ってくる。反射波電圧は、同軸ケーブル１２１の特性インピーダンスとアンテナ１００の特性インピーダンスとの差により発生するが、送信機から送られた電力が有効にアンテナに伝わらなかったり、送信機に反射波電流が戻ったりするのでこれを低減する必要がある。
【００５３】
反射波は、電圧または電流として給電線路を戻ってくるが、ＶＳＷＲは反射波電圧の大きさを間接的に評価して反射の程度を知るための指標である。位相調整においては、同軸ケーブル１２１の内導体１２３とアンテナ１００の５．０ＧＨｚ用放射パターンとを磁気的に結合させ、反射波電圧に逆位相の電圧が加わるようにしてこれを低減する。
【００５４】
アンテナ１００の５．０ＧＨｚ用エレメントは、複数の放射パターンで構成しているため、一般には特性インピーダンスが放射パターン間で相違しており、反射波電圧の周波数も様々である。その結果、位相調整をしないアンテナ１００では、所定のバンドワイズの中でＶＳＷＲが悪い周波数とよい周波数が現れる。位相調整をするためには、ＶＳＷＲを観測しながら、給電線路と放射パターンとの位置関係を画定する。それはＶＳＷＲを低下させる必要のある周波数に関係する放射パターンに対して給電線路が平行になる成分を多く含むように配置して磁気的結合度を強めることで実現できる。以下、図１６（Ｂ）を参照して位相調整の具体的な方法について説明する。
【００５５】
図１６（Ｂ）は、位相調整を行って反射波電圧を減少させるように同軸ケーブル１２１をアンテナ１００に接続した図である。同軸ケーブル１２１の外導体１２５はグランド・ポイント１１１（図２参照）に接続され、絶縁体１２７に被覆された内導体１２３が５．０ＧＨｘ用放射パターン１０１の上を交差して給電ポイント１０９まで延びている。絶縁体１２７は、放射パターン１０１の上に設けたカバー・フィルムに接触してもよく、また離隔していてもよい。
【００５６】
位相調整は、放射パターンに流れる高周波電流が誘起する磁界が内導体１２３に鎖交することで行われるので、特定の放射パターンに対して内導体１２３が平行な位置関係の成分を有するように配置されると当該放射パターンに対する磁気的結合度が強くなり、位相調整を特定の周波数に集中して行うことができる。そのために内導体１２３をＳ字状に配線したり、放射パターンの表面（実際にはカバー・フィルムの表面）から離隔して配線したりして適切な位置関係を定める。
【００５７】
たとえば、５．０ＧＨｚ帯が要求するバンドワイズの中で上限近辺の周波数についてＶＳＷＲを改善しようとする場合は、図３に示した放射パターン１０１ａ、１０１ｂといった短い放射パターンに対して内導体１２３が平行して配線される成分を含むようにするとよい。ＶＳＷＲを改善する周波数は、図１７に示したような波形を観測して選択することができる。位相調整を理想的に行うと、一般的には５．０ＧＨｚ用エレメントの放射パターンの一部に内導体１２３の垂直投影が重なるが、垂直投影が重ならない場合でも内導体１２３と放射パターンを近接させて磁気的な結合ができる状態にすれば可能である。
【００５８】
内導体１２３と放射パターンとを位相調整関係の配置にしたとき、反射波電圧に対して必ずしも逆位相の電圧が作用するとは限らない。順位相の電圧が作用したときは反射波電圧が増大しＶＳＷＲが悪化する場合もある。よって、位相調整では、ネットワーク・アナライザーでＶＳＷＲの波形を観測しながら、内導体１２３と放射パターンとの相対的位置関係を様々に変化させて、所定の周波数の反射波電圧に対して逆位相となる電圧が加わるような最適な内導体１２３のルートを画定する。
【００５９】
図４のライン４０３を構成する位相調整後の各アンテナのバンドワイズを測定した結果を、図１７（Ｂ）、図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に示す。給電方式はすべて図１６（Ｂ）に示すものであり、放射パターンの構成は図１５に示すとおりである。図１７（Ｂ）は、５．０ＧＨｚ用放射パターンを８本にした場合（参照番号４０９）であり、ＶＳＷＲを２以下にする周波数の上限および下限は、それぞれ６．５６ＧＨｚおよび４．９３ＧＨｚでバンドワイズは１．６３ＧＨｚである。図１８（Ａ）は、５．０ＧＨｚ用放射パターンを６本にした場合（参照番号４１１）であり、ＶＳＷＲを２以下にする周波数の上限および下限は、それぞれ５．８５ＧＨｚおよび４．９４ＧＨｚでバンドワイズは０．９１ＧＨｚである。図１８（Ａ）の上側のラインは、入射電力が反射するときの損失を示すリターン・ロス （return loss）を示している。
【００６０】
図１８（Ｂ）は、５．０ＧＨｚ用放射パターンを７本にした場合（参照番号４１３）であり、ＶＳＷＲを２以下にする周波数の上限および下限は、それぞれ５．９０ＧＨｚおよび４．７７ＧＨｚでバンドワイズは１．１３ＧＨｚである。図１８（Ｃ）は、５．０ＧＨｚ用放射パターンを９本にした場合（参照番号４１５）であり、ＶＳＷＲを２以下にする周波数の上限および下限は、それぞれ５．６２ＧＨｚおよび４．９０ＧＨｚでバンドワイズは０．７２ＧＨｚである。
【００６１】
図１９および図２０は、５．０ＧＨｚ用放射パターンについて、位相調整前後の各周波数の位相を示す波形の一例である。位相の波形観測は、先に示したネットワーク・アナライザーのＰｈａｓｅ  Ｆｏｒｍａｔという機能を使用して行った。Ｐｈａｓｅ  Ｆｏｒｍａｔは、周波数毎の位相角度（マイナス１８０度からプラス１８０度）を計測して表示する機能である。図１９は放射パターンが８本の場合であり、図２０は放射パターンが６本の場合である。図１９は、縦軸は位相角度で横軸が周波数であり、図２０は縦軸がＶＳＷＲで横軸が周波数である。いずれの図も、上側が位相角度の波形で、下側が同時に測定したＶＳＷＲの波形である。図２０の縦軸の目盛りがＶＳＷＲになっているのは、ネットワーク・アナライザーが２種類の波形を同時に表示することができるために、縦軸の目盛りを自由に変更できるようになっているからである。したがって、図１９と図２０では実質的に測定している内容に変わるところはない。
【００６２】
図１９（Ａ）、図２０（Ａ）は、図１６（Ａ）に示す給電方式を採用して位相調整をしない場合の波形を示しており、Ｙの部分がなだらかに変化している。図１９（Ｂ）、図２０（Ｂ）は、図１６（Ｂ）に示す給電方式を採用して位相調整をした場合の波形を示しており、Ｚで示す部分がふくらみをもったり歪みが生じたりして、この部分の周波数に共振する放射パターンと同軸ケーブルの内導体１２３とが磁気的に結合して、位相が変化したことを示している。
【００６３】
図２１は、図２２は、放射パターンが８本のアンテナについて、裏面パターンを利用して位相調整を行う構造とＶＳＷＲの測定結果を示す。図２１には、裏面パターンに形成した給電パターン１８３が示されている。給電パターン１８３は、一端が銀スルーホールで表面のグランド・パターン１０７を切除した領域に設けた給電端子１８１に接続される。給電パターン１８３の他端は、銀スルーホールで短絡エレメント１０５の給電ポイント１０９に接続されている。図８の給電パターン１５５と異なる点は、給電パターン１８３の銅箔層に対する垂直投影が５．０ＧＨｚ用エレメント１０１の放射パターンに重なる点である。
【００６４】
その結果、給電端子１８１に同軸ケーブル１２１の内導体１２３を接続し、グランド・ポイント１１１に同軸ケーブル１２１の外導体１２５を接続して給電したとき、各放射パターンに流れる高周波電流が誘起する磁界が反射波電圧に対して逆位相の電圧を誘起するように作用してＶＳＷＲを低下させる。位相調整する給電パターン１８３は、ＰＥＴフィルム１１３の裏面のパターンに形成するだけでなく、表面の放射パターンの上に絶縁層を介在して形成するようにしてもよい。図２２に、図２１の給電パターンで位相調整したアンテナ１００のＶＳＷＲの測定結果を示す。ＶＳＷＲを２以下にする周波数の上限が６．１６ＧＨｚで下限が４．９３となり、バンドワイズは１．２３ＧＨｚとなった。
【００６５】
位相調整の最適な状態は、給電線路と放射パターンとの微妙な配置関係で決まる。したがって、図１６（Ｂ）に示したように同軸ケーブルで位相調整を行う方法は量産には適さない。一方図２１に示すように、給電パターン１８３で位相調整を行うと、あらかじめ最適なパターン配置を定めておくことにより、良好な特性のアンテナを量産することができる。図２３は、図１６（Ｂ）に示したアンテナの利得特性を測定した結果を示す。本実施の形態に係る薄板広帯域アンテナは、バンドワイズが広くなっている一方、主偏波である垂直偏波において無指向性に近い特性を示す。これは、全方位からの電波を安定して受信することができることを意味しており、移動用情報端末装置にとって理想的な特性である。
【００６６】
図２４は、ＦＰＣをエッチングして薄板広帯域アンテナを製作するときの工程を説明する図である。図２４（Ａ）は、ベース・フィルム６０５に接着剤６０３ａ、６０３ｂで接着した銅箔層６０１ａ、６０１ｂを有するＦＰＣ６００の断面図である。ベース・フィルム６０５は厚さが７５μｍのＰＥＴである。ベース・フィルムの材料としては、ポリイミドを使用することもできる。接着剤６０３ａ、６０３ｂはベース・フィルム６０５と銅箔層６０１ａ、６０１ｂを接着するもので厚さが２５μｍである。銅箔層６０１ａ、６０１ｂは厚さが３５μｍである。アンテナのパターンを片面にだけに形成する場合は、裏面の銅箔層６０１ｂがないＦＰＣを使用することができる。このような構造のＦＰＣ６００は、ベース・フィルムの材質と銅箔層の範囲を指定して国内外の多くの企業から購入することができる。
【００６７】
図２４（Ｂ）において、銀スルーホールを形成する位置に銅箔層６０１ａから６０１ｂまで貫通する直径０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの貫通孔６０７をドリルで開ける。図２４（Ｃ）では、銅箔層６０１ａ、６０１ｂの上にホトレジスト膜６０９を塗布する。図２４（Ｄ）では、アンテナのパターンを形成したマスクを通してホトレジスト膜６０９ａ、６０９ｂを露光し、光が当たった部分６１１ａ、６１１ｂを洗浄液に対して可溶性に変質させる（ポジ型）。あるいは、光が当たらない部分が洗浄液に対して可溶性となるネガ型のホトレジスト膜を利用することもできる。
【００６８】
図２４（Ｅ）では、露光したホトレジスト膜を現像して、ホトレジスト膜が光を浴びた部分６１１ａ、６１１ｂを洗浄液に浸して除去し、銅箔層６０１ａ、６０１ｂの上にホトレジスト膜６０９ａ、６０９ｂのパターン６１３ａ、６１３ｂを形成する。パターン６１３ａ、６１３ｂは、銅箔層６０１ａ、６０１ｂから除去される部分のパターンである。ホトレジスト膜、洗浄液、および照射光の種類は周知の組み合わせで選択してよい。図２４（Ｆ）では、ホトレジスト膜のパターン６１３ａ、６１３ｂを利用して銅箔層６０１ａ、６０１ｂをエッチングして銅箔層のパターン６１５ａ、６１５ｂを形成する。エッチングは塩化第二銅水溶液を使用した湿式エッチングで行うことができる。
【００６９】
図２４（Ｇ）では、ホトレジスト膜６０９ａ、６０９ｂを別の洗浄液ですべて除去する。図２４（Ｇ）では、銀スルーホールを除いてアンテナの銅箔層のパターンがすべて形成されている。図２４（Ｈ）では、貫通孔６０７の位置にシルクスクリーン印刷で銀を印刷して銀スルーホール６１７を形成する。シルクスクリーン印刷は、ナイロン（登録商標）やテトロン（登録商標）のスクリーンに銀が通過する部分と通過しない部分を形成しスキージーで銀を印刷して行う。ＦＰＣに形成するスルーホールには、銅メッキを施して形成する銅スルーホールも考えられるが、ＰＥＴは熱や化学薬品に弱いため、これらの弊害のないシルクスクリーン印刷による銀スルーホール６１７が好適である。図２４（Ｉ）では、接着剤６１９ａ、６１９ｂが付着したカバー・フィルム６２１ａ、６２１ｂを貼り付ける。カバー・フィルム６２１ａ、６２１ｂは、それぞれ２５μｍのＰＥＴフィルムである。カバー・フィルムには、別工程でグランド・ポイントや給電ポイントに対する位置決め開口を形成しておき、位置合わせして加工された銅箔層のパターンに貼り付ける。
【００７０】
本発明に係る薄板広帯域アンテナは、ノート型パソコン、ＰＤＡ、および携帯電話機等のプロセッサとプロセッサに制御される無線ＬＡＮ装置を備えた情報端末装置の送信機および受信機またはいずれかに接続して使用することができる。特に本発明に係る薄板広帯域アンテナは、小型、無指向性、に加えてバンドワイズが広いといった特徴があるので、国境を越えて使用する移動用の情報端末装置に適する。これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
無線ＬＡＮを搭載する情報端末装置へ利用することができる。さらに、無線装置一般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来のアンテナの構造とＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２】薄板広帯域アンテナの平面図である。
【図３】図２に示した薄板広帯域アンテナのエレメント部分の拡大図である。
【図４】図２に示した薄板広帯域アンテナに同軸ケーブルを接続した状態を示す図である。
【図５】薄板広帯域アンテナの放射パターンに関する他の実施例を説明する図である。
【図６】薄板広帯域アンテナにチップ・アンテナを加えた実施例を説明する図である。
【図７】薄板広帯域アンテナの表面の給電パターンに関する実施例を説明する図である。
【図８】薄板広帯域アンテナの裏面の給電パターンに関する実施例を説明する図である。
【図９】薄板広帯域アンテナの迂回パターンに関する実施例を説明する図である。
【図１０】グランド・ポイントに設けたサーマル・ランドの図である。
【図１１】放射パターンの数とＶＳＷＲの関係を説明する図である。
【図１２】放射パターンの数とＶＳＷＲの関係を説明する図である。
【図１３】それぞれの放射パターンがバンドワイズ内の周波数に対してＶＳＷＲの低減に寄与する状態を説明する図である。
【図１４】位相調整前後のアンテナついて放射パターンの本数とバンドワイズの関係を示すグラフである。
【図１５】位相調整の実験に使用したアンテナのエレメントの構造を示す図である。
【図１６】位相調整の実験に使用したアンテナの給電方式の構造を示す図である。
【図１７】放射パターンを８本にした場合の位相調整前後のバンドワイズの測定結果である。
【図１８】放射パターン数を６本、７本、９本にした場合の位相調整後のバンドワイズを測定した結果である。
【図１９】放射パターン数８本の場合の位相調整時の波形を示す一例である。
【図２０】放射パターン数６本の場合の位相調整時の波形を示す一例である。
【図２１】裏面の給電パターンを利用して位相調整を行うための構造を示す図である。
【図２２】図２１に示すアンテナの帯域幅の測定結果を示す図である。
【図２３】利得特性を示す図である。
【図２４】ＦＰＣをエッチングして薄板広帯域アンテナを製作するときの工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００、２００、３００  薄板広帯域アンテナ
１０１、３０１  ５．０ＧＨｚ用エレメント
１０３、３０３  ２．４ＧＨｚ用エレメント
１０５、３０５  短絡エレメント
１０７、３０７  グランド
１０９、１４５、１５３、３０９  給電ポイント
１１１、３１１  グランド・ポイント
１１３  ＰＥＴフィルム
１２１、３１３  同軸ケーブル
１２３  内導体
１２５  外導体
１２７  絶縁層
１３１  チップ・アンテナ
１４３、１５１、１８１  給電端子
１４１、１５５、１８３  給電パターン
１６１  迂回パターン
１７０  サーマル・ランド
１７１  接続領域
１７３  周辺開口部
１７５  連絡領域
６００  ＦＰＣ
６０５  ベース・フィルム
６１７  銀スルーホール
【要約】
【課題】  小型、薄型、及び軽量でバンドワイズの広い薄板広帯域アンテナを提供する。
【解決手段】  第１のエレメント１０１は、長さの異なる複数の放射パターンを含んでおり第２のエレメント１０５に連絡している。第２のエレメントはグランド１０７に連絡しており、第２のエレメントに同軸給電線路の内導体を接続し、グランドに同軸給電線路の外導体を接続することで逆Ｆ型アンテナを構成する。第１のエレメントを構成する複数の放射パターンは、第１の周波数帯の規定のバンドワイズの電圧定在波比を低下させる長さで構成してあり、かつ相互に長さが異なっているため、それぞれの放射パターンは第２のエレメントに連絡することにより第１の周波数帯のバンドワイズに含まれる異なる周波数の電圧定在波比を低下させる。
【選択図】      図２
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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