(57)【要約】【課題】  広帯域性を有し、指向性が広く、小型で薄く、波長短縮化に適したアンテナを提供する。【解決手段】  本発明に係る平面アンテナ１を、方形形状で、且つ、閉ループ形状を有し導電性材料で形成された方形素子５、並びに、方形形状で、且つ、閉ループ形状を有する旗部６ａ、および、この旗部６ａの一辺を延長した基端部６ｂを有し導電性材料で形成された複数のフラッグ素子６からなり、方形素子５とフラッグ素子６とが同一平面上に位置し、フラッグ素子６の基端部６ｂが方形素子６の縁部に接続されて、フラッグ素子６が方形素子５に対して線対称に並べられた方形フラッグ素子７を有する同一形状で、且つ、同一平面上に位置する少なくとも２つの放射部３（３ａ，３ｂ）と、この放射部３と同一平面上に位置し、一対の端子部８（８ａ，８ｂ）を有し、一方の端子部８ａが少なくとも１つの放射部３ａに接続され、他方の端子部３ｂが残りの放射部３ｂに接続され、導線性材料で形成された給電部４とを有し、各々の放射部３ａ，３ｂの線対称軸が異なる方向に延びるように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループ形状を有し導電性材料で形成された放射素子、並びに、旗部、および、前記旗部から突出した基端部を有し導電性材料で形成された複数のフラッグ素子からなり、前記放射素子と前記フラッグ素子とが同一平面上に位置し、前記フラッグ素子の前記基端部が前記放射素子の縁部に接続されて、前記フラッグ素子が前記放射素子に対して線対称に並べられた放射フラッグ素子を有する同一形状で、且つ、同一平面上に位置する少なくとも２つ以上の放射部と、
前記放射部と同一平面上に位置し、一対の端子部を有し、前記端子部の一方が少なくとも１つの前記放射部に接続され、前記端子部の他方が残りの前記放射部に接続され、導電性材料で形成された給電部とを有し、
各々の前記放射部の線対称軸が異なる方向に延びるように構成されたことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
各々の前記放射部が、線対称に配置された前記放射フラッグ素子を２つ以上有して構成され、
前記放射部を構成する前記放射フラッグ素子の線対称軸方向の両端が電気的に接続されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記放射素子が、方形形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記フラッグ素子の前記旗部が、方形形状で且つ閉ループ形状に形成されており、前記基端部が前記旗部の一辺を延長して延びるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
前記放射部を囲むように同一平面上に配設されたループ素子を有し、
前記ループ素子の端部が前記給電部の前記端子に各々接続されて構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項６】
前記ループ素子の一部が切断されて構成されていることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記給電部に、方形形状で、且つ、閉ループ形状に形成されてインピーダンスを所定の値にする整合素子を有して構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項８】
前記給電部に、所定の周波数だけを通過させるフィルタ素子を有して構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項９】
２つの放射部を有し、各々の放射部の線対称軸が９０度異なるように構成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１０】
４つの放射部を有し、各々の放射部の線対称軸が９０度ずつ異なるように構成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに関し、特に地上波に対して、広帯域性を有し、指向性が広く小型で薄く、波長短縮化に適したアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電波利用技術の進展に伴い、アンテナの開発は多岐に渡っており、八木アンテナ、ロッドアンテナ、ループアンテナ、ダイポールアンテナ等の各種のものが既に開発され、実用化されている。特に、無線機器や通信手段の進展に伴い、地上波デジタルテレビ放送や無線モバイル、携帯電話、ＩＣタグ、ＩＣカード等の実用化により、このような新しい小型機器の通信手段に用いられるアンテナが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７１１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような小型機器に用いられるアンテナは、その形状を小型化する必要があるとともに、指向性を広くして全方位に対して電波の送受信が可能なように構成する必要があるが、多くの種類のアンテナは、利得、性能を上げるために指向性を持たせており、このようなアンテナによって全指向性を達成しようとすると、複数のアンテナを有する複合アンテナとする必要があり、アンテナの小型化・縮小化が達成できないという問題があった。
【０００５】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、広帯域性を有し、指向性が広く、小型で薄く、波長短縮化に適したアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、閉ループ形状を有し導電性材料で形成された放射素子（例えば、実施形態における方形素子５）、並びに、旗部、および、この旗部から突出した基端部を有し導電性材料で形成された複数のフラッグ素子からなり、放射素子とフラッグ素子とが同一平面上に位置し、フラッグ素子の基端部が放射素子の縁部に接続されて、フラッグ素子が放射素子に対して線対称に並べられた放射フラッグ素子（例えば、実施形態における方形フラッグ素子７）を有する同一形状で、且つ、同一平面上に位置する少なくとも２つの放射部と、この放射部と同一平面上に位置し、一対の端子部を有し、この端子部の一方が少なくとも１つの放射部に接続され、端子部の他方が残りの放射部に接続され、導電性材料で形成された給電部とを有し、各々の放射部の線対称軸が異なる方向に延びるように構成される。
【０００７】
なお、本発明に係るアンテナは、各々の放射部が、線対称に配置された放射フラッグ素子を２つ以上有して構成され、放射部を構成する放射フラッグ素子の線対称軸方向の両端が電気的に接続されて構成されることが好ましい。
【０００８】
このとき、放射素子が、方形形状に形成されていることが望ましい。また、フラッグ素子の旗部が、方形形状で且つ閉ループ形状に形成されており、基端部が旗部の一辺を延長して延びるように形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、放射部を囲むように同一平面上に配置されたループ素子を有し、このループ素子の端部が給電部の端子に各々接続されて構成されることが好ましい。このとき、ループ素子の一部が切断されて構成されていても良い。
【００１０】
また、給電部に、方形形状で、且つ、閉ループ形状に形成されてインピーダンスを所定の値にする整合素子を有して構成されることが好ましい。さらに、給電部に、所定の周波数だけを通過させるフィルタ素子を有して構成されることが好ましい。
【００１１】
さらに、このような本発明に係るアンテナにおいて、２つの放射部（例えば、実施形態における第１および第２放射部３ａ，３ｂ）を有し、各々の放射部の線対称軸が９０度異なるように構成されることが好ましい。あるいは、４つの放射部（例えば、実施形態における第１〜第４放射部２３ａ〜２３ｄ）を有し、各々の放射部の線対称軸が９０度ずつ異なるように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るアンテナを以上のように構成することにより、アンテナを平面化して小型化することが可能であり、小型通信機器に好適である。また、放射部を、放射素子とこの放射素子に線対称に接続された複数のフラッグ素子からなる放射フラッグ素子から構成しているため、このアンテナにより送受信可能な周波数帯域を広くすることが可能であり、且つ、波長の短縮化が可能である。さらに、この放射部を２つ以上有するように構成するとともに、その線対称軸が延びる方向を異なるように構成することにより、このアンテナの指向性を広くして全方位に対する電波の送受信を可能とすることができる。
【００１３】
また、放射部を複数の放射フラッグ素子を組み合わせて構成することにより、感度を向上させるとともに、このアンテナの指向性をより広くすることができるため、全方位に対する電波の送受信を可能とすることができる。
【００１４】
また、放射フラッグ素子を形成する放射素子を方形形状に形成したり、フラッグ素子の旗部を方形形状で且つ閉ループ形状に形成することにより、周波数帯域や使用用途等に合わせて最適な送受信条件を設定することができる。
【００１５】
さらに、放射部を囲むようにループ素子を設けることにより、このアンテナの利得を向上させることができる。このループ素子は一部を切断することにより利得やインピーダンスの調整を行うことができる。あるいは、給電部に整合素子を設けることにより、このアンテナのインピーダンスを調整することが可能であるとともに、送受信可能な周波数帯域を広げることができる。
【００１６】
なお、放射部を２個有してその線対称軸を９０度異なるように配置したり、あるいは、放射部を４個有してその線対称軸を９０度ずつ異なるように配置して本発明に係るアンテナを構成することにより、効果的に指向性を広くして全方位に対する電波の送受信を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、図１を用いて第１実施例について説明する。この第１実施例に係る平面アンテナ１は、誘電体（絶縁体）からなる基板２と、この基板２の平面上に取り付けられた、すなわち同一平面上に位置する導電性の薄膜（放射部３および給電部４）から構成される。
【００１９】
このように構成された平面アンテナ１において、基板２は、剛性を有するものでも良いし、可撓性を有するものでも良く、その材質は問わない。例えば、可撓性を有する基板２を用いた場合は、自動車のフロントガラスやリヤガラス等の緩やかな曲面に装着することや、フレキシブル無線ＩＣカード等に用いることができる。
【００２０】
放射部３は、方形形状で、且つ、閉ループ状に形成された方形素子５と、この方形素子５の側部に線対称になるように配設された複数のフラッグ素子６からなる方形フラッグ素子７を有して構成される。このとき、フラッグ素子６は、方形形状で、且つ、閉ループ状に形成された旗部６ａと、この旗部６ａの一辺を延ばした基端部６ｂとから構成されており、方形フラッグ素子７の線対称軸Ｘ方向に直交するように延びて基端部６ｂが方形素子５の縁部に接続されている。
【００２１】
この第１実施例において、放射部３は、２個の方形フラッグ素子７を有しており、その線対称軸が平行になるように配設されるとともに、線対称軸方向の端部が電気的に接続されて、放射部３全体として線対称軸Ｙを中心に線対称になるように構成されている。なお、放射部３を構成する方形フラッグ素子７の個数は２個に限定されず、１個でも良いし、３個以上有していても良い。そして、本第１実施例において、放射部３はその線対称軸Ｙが延びる方向が９０度異なる第１放射部３ａと第２放射部３ｂとから構成されている。この第１放射部３ａと第２放射部３ｂとは同一形状を有している。
【００２２】
給電部４は、放射部３と同一の導電性材料で形成されており、基板２上に形成された２個１組の端子部８（８ａ，８ｂ）と、基板２０上にストリップ状に形成されてこの端子部８ａ，８ｂの各々と第１および第２放射部３ａ，３ｂを接続する線路部９（９ａ，９ｂ）とから構成される。この端子部８には通信機器とこの平面アンテナ１とを接続する給電線が接続される。
【００２３】
放射部３および給電部４を形成する導電性の薄膜の材質は問わないため、銅、アルミニウム、カーボン等を適用することができる。また、導電性インクを用いて形成することも可能である。このような薄膜の形成方法としては、エッチング方法やホットスタンプ（箔押し）方法等を適用可能であり、また、ストリップ状の金属箔を所定の長さに切断して基板２に貼り付ける方法も適用できる。さらに、導電性インクを用いた場合には、印刷方法を適用することも可能である。
【００２４】
なお、図１においては、導電性の薄膜部（放射部３および給電部４）を基板２上に取り付けた場合について説明したが、大型のアンテナを構成する場合は、金属管や金属棒（いずれも断面が円形、角形を問わない）を連結することにより構成することができ、このように、放射部３および給電部４のパターンを形成する導電性材料に十分な保形性能が確保できる場合は、基板２を省略することができる（以降の実施例においても同様である）。
【００２５】
このような構成の平面アンテナ１において、給電部４の端子部８（８ａ，８ｂ）に無線周波数帯の交流電圧が印加されると、線路部９（９ａ，９ｂ）を介して放射部３ａ，３ｂにこの交流電圧が伝わり、放射部３ａ，３ｂから交流電圧に応じた電波が放射される。反対に、この平面アンテナ１に電波が照射されると、放射部３ａ，３ｂで生じた起電力に応じて、交流電圧を給電部４の端子部８（８ａ，８ｂ）から取り出すことができる。
【００２６】
それでは、この第１実施例に係る平面アンテナ１の指向性について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、１つの放射部（３ａ若しくは３ｂ）の線対称軸ＢをＺ軸に一致させて側面から見たときのＸＹ平面上における指向性を示しており、８の字に近い円形の指向性を有している。一方、図２（ｂ）は、同様にこの放射部３ａ（３ｂ）を上面から見たときのＸＺ平面上における指向性を示しており、左右（Ｘ軸方向）と後方（Ｚ軸方向で給電部４が接続される方向）の指向性が若干弱い玉子形に近い円形の指向性を有している。このため、図１に示すように、第１放射部３ａと第２放射部３ｂの線対称軸（図２におけるＺ軸方向）を異なる方向に向けることにより、指向性の強い部分を異なる方向に向けて、平面アンテナ１全体としてより円形に近くすることにより、指向性を広くする（緩指向性を得る）ことができる。
【００２７】
このように、本第１実施例に係る平面アンテナ１は、放射部３を、方形素子５とこの方形素子５に線対称に接続された複数のフラッグ素子６からなる方形フラッグ素子７を有しているため、この平面アンテナ１により送受信可能な周波数帯域を広くすることが可能であり（例えば、１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの電波を送受信可能）、且つ、波長の短縮化が可能である。また、放射部３を、複数の方形フラッグ素子７を組み合わせて構成することにより、感度を向上させるとともに、図２に示した指向性をより円形に近づける、すなわち、全方位に対する送受信を可能とすることができる。
【００２８】
以上のように、本第１実施例に係る平面アンテナ１によれば、指向性が広く、小型で薄く、縮小化に適したアンテナを実現することができる。しかも、この平面アンテナ１は広帯域に容易に対応可能である。また、この平面アンテナ１は、プリント配線基板（フレキシブルプリント配線基板を含む）と同様な方法で製造することができるため、プリント配線基板上の一部領域にこの平面アンテナ１を形成することができる。すなわち、送受信回路が搭載されたプリント配線基板の一部に平面アンテナ１も同一の製造工程で搭載することができる。そのため、この平面アンテナ１を含む送受信装置全体を小型化可能であり、また、製造工程を簡単にして製造コストを低減することができる。
【００２９】
また、本第１実施例に係る平面アンテナ１は、図１に示すように、全体として同一平面上に位置するように構成されているため、所定箇所に接着等で設置すれば良いため、設置作業を容易とすることができる。さらに、接着されて取り付けられた平面アンテナ１は、外部に突出する部分がないため、損傷する虞が少ない。
【実施例２】
【００３０】
次に、図３を用いて第２実施例に係る平面アンテナ２１について説明する。この第２実施例に係る平面アンテナ２１は、第１実施例に係る平面アンテナ１の２個の放射部３（３ａ，３ｂ）を４個にした場合である。そのため、第１実施例で説明した方形フラッグ素子７等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、この図３においては、絶縁体で形成された基板は省略して図示しない。なお、この第２実施例における各々の放射部２３は、第１実施例における各々の放射部３と同一形状である。
【００３１】
この平面アンテナ２１の放射部２３は、第１放射部２３ａ、第２放射部２３ｂ、第３放射部２３ｃおよび第４放射部２３ｄの４個の放射部から構成されており、それぞれの線対称軸方向は９０度ずつ異なるように配設されている。また、給電部４を構成する２本の線路部９ａ，９ｂは、一方（９ａ）が第１および第２放射部２３ａ，２３ｂに接続され、他方（９ｂ）が第３および第４放射部２３ｃ，２３ｄに接続されている。そのため、第１実施例と同様に、給電部４の端子部８ａ，８ｂに無線周波数帯の交流電圧が印加されると、線路部９を介して放射部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにこの交流電圧が伝わり、放射部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄから交流電圧に応じた電波が放射される。反対に、この平面アンテナ１に電波が照射されると、放射部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄで生じた起電力に応じて、交流電圧を給電部４の端子部８ａ，８ｂから取り出すことができる。
【００３２】
この平面アンテナ２１を構成する各々の放射部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの指向性は第１実施例において図２を用いて説明した通りであるため、このように、その線対称軸が延びる方向を９０度ずつずらすことにより、その指向性はほぼ円形となり全方位に対する送受信を可能とすることができる。なお、その他の効果については、第１実施例と同様である。
【実施例３】
【００３３】
以上のように、第１および第２実施例に係る平面アンテナ１，２１において、放射部３，２３を２個若しくは４個有するように構成するとともに、その線対称軸が延びる方向を９０度ずつ異なるように構成することにより、指向性が円形に近くなり全方位に対して送受信が可能となるが、更に、感度等を改善した第３実施例について、図４〜図７を用いて説明する。なお、第２実施例の場合と同様に、既に説明した構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、絶縁体で形成された基板も図示しない。
【００３４】
図４は、第１実施例に係る平面アンテナ１に、放射部３（３ａ，３ｂ）を囲むように同一平面上に取り付けられたループ素子１０と、方形形状で且つ閉ループ形状の複数の整合素子１１とを設けた平面アンテナ３１を示している。
【００３５】
ループ素子１０は、放射部３ａ，３ｂの前方（給電部４が接続されていない方向）と側方を囲むように取り付けられており、その両端はそれぞれ給電部４（線路部９ａ，９ｂ）に接続されている。このループ素子１０は、放射部３ａ，３ｂでの利得を向上させる働きを有している。
【００３６】
一方、複数の整合素子１１は、ループ素子１０と給電部４が接続される部分に設けられており、この平面アンテナ３１のインピーダンスを所望の値に調整する働きを有している（例えば、テレビ放送の受信用に用いる場合にはインピーダンスを７５Ωにする）。また、この整合素子１１は、放射部３ａ，３ｂの方形素子５やフラッグ素子６の閉ループとは異なる大きさとすることにより、この平面アンテナ３１で送受信可能な周波数帯域を広げることができる。例えば、図４に示すように、方形素子５やフラッグ素子６よりも大きく形成することにより、周波数の低い方に帯域を広げることができる。
【００３７】
このように、ループ素子１０や整合素子１１を設けることにより、平面アンテナ３１の利得を向上させるとともに、周波数帯域を広くすることができる。また、平面アンテナ３１のインピーダンスも所望の値に調整することができる。
【００３８】
図５は、第２実施例に係る平面アンテナ２１に、放射部２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）を囲むように同一平面上に取り付けられたループ素子１０と、方形形状で且つ閉ループ形状の複数の整合素子１１とを設けた平面アンテナ４１を示している。この平面アンテナ４１においても、ループ素子１０および整合素子１１により、利得を向上させるとともに、周波数帯域を広げることができ、さらに、インピーダンスを所望の値に調整することができる。
【００３９】
さらに、図６および図７に示す平面アンテナ３１′，４１′のように、ループ素子１０（整合回路１１）と給電部４（線路部９ａ，９ｂ）との接続部にフィルタ素子１２を設けることにより、不要な周波数を遮断して所望の周波数帯域だけをこの平面アンテナ３１′，４１′で送受信することが可能となる。
【００４０】
なお、図６および図７に示すように、ループ素子１０はその一部を切断してそれぞれ線路部９ａ，９ｂに接続される第１ループ素子１０ａと第２ループ素子１０ｂとから構成することも可能である。このように、ループ素子１０に空隙１０ｃを設けることにより、平面アンテナ３１′，４１′の利得を調整したり、インピーダンスを調整したりすることが可能である。また、この図６および図７に示す平面アンテナ３１′，４１′の場合において、給電部４の端子部８ａ，８ｂに同軸ケーブルを繋ぐ場合は、放射部３，２３に直接繋がる端子部８ａに同軸ケーブルの芯線を接続し、フィルタ素子１２を介して放射部３，２３に繋がる端子部８ｂに同軸ケーブルのシールド線を接続する。
【００４１】
以上の第１及び第２実施例においては、方形素子５及びフラッグ素子６の旗部６ａはいずれも方形形状で、且つ、閉ループ形状に形成した場合について説明したが、本発明がこの形態に限定されることはなく、例えば、方形素子５が円形、楕円形、多角形、若しくは、正方形形状で、且つ、閉ループ形状に形成されていてもよいし、フラッグ素子６の旗部６ａが円形、楕円形、多角形、若しくは、正方形形状に形成されていても良い。また、この旗部６ａは閉ループ形状でなく、全面が導電性材料で形成されて構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施例に係る平面アンテナを示す平面図である。
【図２】放射部の指向性を示す図であり、（ａ）はＸＹ平面における指向性を示す図であり、（ｂ）はＸＺ平面における指向性を示す図である。
【図３】第２実施例に係る平面アンテナを示す図である。
【図４】第１実施例に係る平面アンテナにループ素子と整合素子を設けた場合の平面図である。
【図５】第２実施例に係る平面アンテナにループ素子と整合素子を設けた場合の平面図である。
【図６】第１実施例に係る平面アンテナに更にフィルタ素子を設けた場合の平面図である。
【図７】第２実施例に係る平面アンテナに更にフィルタ素子を設けた場合の平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１，２１，３１，３１′，４１，４１′  平面アンテナ
３，２３  放射部
３ａ，２３ａ  第１放射部
３ｂ，２３ｂ  第２放射部
２３ｃ  第３放射部
２３ｄ  第４放射部
４  給電部
５  方形素子（放射素子）
６  フラッグ素子
６ａ  旗部
６ｂ  基端部
７  方形フラッグ素子（放射フラッグ素子）
８（８ａ，８ｂ）  端子部
１０（１０ａ，１０ｂ）  ループ素子
１１  整合素子
１２  フィルタ素子
【図１】
2006060561.tif 000003
【図２】
2006060561.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006060561.tif 000007
【図６】
2006060561.tif 000008
【図７】
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