(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の内部の中央付近にアンテナ素子を配置した場合であっても、所定の通信性能を得る。【解決手段】  金属板１１２は、基板１１３−１のグランドに接続されている。アンテナ素子１１１は、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置されている。本発明は、無線LAN（Local Area Network）で通信する通信装置に適用できる。【選択図】図１０
2006261885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線で通信する通信装置において、
基板のグランドに接続されている金属板と、
給電点と前記金属板上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、前記金属板にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置されているアンテナ素子と
を含むことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記金属板は、Ｌ字形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記アンテナ素子は、アンテナ導体に対して前記給電点が前記基板により近い位置になるように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記アンテナ素子は、第１の方向に進行しながら、前記第１の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分と、前記第１の方向に交差する第２の方向に進行しながら、前記第２の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分とからなるアンテナ導体を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子は、第１の軸の方向に進行しながら、前記第１の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分と、前記第１の軸に交差する第２の軸の方向に進行しながら、前記第２の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分とからなるアンテナ導体を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記アンテナ素子は、所定の方向に進行しながら、前記方向に交差するように蛇行する形状とされる部分と、所定の軸の方向に進行しながら、前記軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分とからなるアンテナ導体を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項７】
前記アンテナ素子は、４以上の比誘電率の不導体でアンテナ導体を被覆するように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項８】
前記アンテナ素子は、強誘電体フィラーを含有する不導体でアンテナ導体を被覆するように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置に関し、特に、無線で通信できるようにした通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型の情報端末装置やＡＶ（Audio Visual）機器は、ハードウェア技術とソフトウェア技術の進歩や高速無線通信網の整備等に伴い、急速に、高機能化すると共に、小型軽量化している。
【０００３】
また、無線ＬＡＮ（Local Area Network）は、専用線や電話回線を利用したダイヤルアップと異なり、常時接続し、データを高速伝送できる。これにより、屋外で接続するホットスポットや各種アクセスポイントが普及し、無線ＬＡＮは、携帯型の情報端末装置で各種のデータを授受するための無線通信方式として欠かせない技術になってきている。
【０００４】
無線ＬＡＮは、２．４ＧＨｚ帯（または５ＧＨｚ帯）の周波数を使って無線通信を行なうので、携帯型の情報端末装置には、無線モジュール等が内蔵されると共に、無線の電波を送受信するためのアンテナが設けられる。
【０００５】
このアンテナとして、図１で示されるように、携帯型の情報端末装置１の外装筐体から突出させたロッドアンテナ２が設けられる。
【０００６】
近年、特に、情報端末装置のデザイン性（ファッション性）を重視したり、破損防止等の観点から、筐体内部にアンテナを配置することが強く要求されている。
【０００７】
筐体内部にアンテナを配置する場合、アンテナ素子を一層小型化して内蔵可能にし、なおかつ筐体自身や周辺の実装部品からの悪影響を軽減して所望の無線通信性能を持たせるための工夫が、アンテナ素子を実装する上で必要となってくる。
【０００８】
図２は、筐体の内部に内蔵されたアンテナ素子１１を説明する図である。アンテナ素子１１は、グランドではない非グランド領域１２に配置される。非グランド領域１２は、実装部品が配置される基板であるグランド領域１３とは別に、アンテナ素子１１を配置するために設けられる。アンテナ素子１１には、電波を放射する場合に電力が供給され、受信した電波に応じた電力を出力するための給電点１４が設けられる。
【０００９】
図３は、アンテナの理想的な実装状態の一例を示す図である。理想的なアンテナにおける、アンテナ素子２１は、マイクロストリップライン２２を介して給電点２３に接続される。アンテナ素子２１乃至給電点２３の長さは、無線通信のキャリアとしての電波の波長λの４分の１の長さと等価なアンテナ線路長とされる。給電点２３を対称の中心として、アンテナ素子２１乃至給電点２３に対して点対称の位置に、無線通信のキャリアとしての電波の波長λの４分の１の長さのグランドレベルの導体板である地板２４が配置される。地板２４は、アンテナ素子２１乃至給電点２３と対称の電気的イメージを作る。
【００１０】
アンテナ素子１１を情報端末装置に内蔵する場合、その配置場所とアンテナ素子１１のサイズが無線通信性能を大きく左右する。アンテナ素子１１の配置場所としては、情報端末装置の筐体の端部が好ましく、自由空間の開放された面がより大きく確保できれば、効率良く電波を送受信できるようになり、問題は少ない。
【００１１】
しかしながら、自由空間の開放された面を確保できなかったり、アンテナの理想的な状態から大きく外れてしまうと無線通信性能が低下してしまう。
【００１２】
アンテナ素子１１のアンテナ線路長が短い場合、または地板２４に相当するグランドレベルの導体板の長さが短くなると、いわゆるマッチングずれ（共振周波数のずれ）が生じ、図４Ａで示されるように、無線通信のキャリアの周波数におけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）が大きくなる。これに対して、アンテナ素子１１の状態が、図３で示されるアンテナの理想的な状態により近い状態になると、図４Ｂで示されるように、無線通信のキャリアの周波数におけるＶＳＷＲ（電圧定在波比）は、より１に近づく。
【００１３】
また、ある程度以上の放射利得を確保したアンテナを実現するためには、素子を小型化するにしても限界があり、一般に、（アンテナの体積）／（（帯域）×（放射利得）×（効率））はほぼ定数値となるという経験則が知られている。
【００１４】
従来、直線偏波の信号を受信するチップ状の２つのプリントアンテナが互いに直交する軸に沿って配置されてなる少なくとも１つのプリントアンテナ対が実装されたプリント配線基板を備え、各プリントアンテナが、互いに離隔された少なくとも２つのアンテナ導体によって開放端が形成されるようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−２８２１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このように、アンテナを内蔵した機器を小型化するには種々の困難がある。場合によっては、情報端末装置本体から所定の長さのケーブルを介してアンテナ部を自由空間に配置することも考えられる。
【００１７】
図５乃至図７は、本出願人が特願２００３−３４７４４７号において、提案している情報端末装置を示す図である。情報端末装置３１には、所定の長さのケーブル３２を介してアンテナ部３３が設けられている。アンテナ部３３に、さらに、ループ状の紐４１を設けることにより、情報端末装置３１を首にかけて使用することができるようになる。
【００１８】
しかしながら、製品によってはデザイン性が損なわれることもあり、やはり、情報端末装置におけるアンテナ素子の内蔵の要求は、根強い。
【００１９】
さらに、外形デザインや部品レイアウトの要求から情報端末装置の端部にアンテナを配置することができず、アンテナの電波開放面を、装置内側の中央付近の一面（背面）にしか確保できない場合も生じている。
【００２０】
このような場合、アンテナの理想的な状態から大きく外れてしまうことになり、また、経験則からもわかるように、所望の無線通信性能を得ることがより一層困難となる。
【００２１】
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、装置の内部の中央付近にアンテナ素子を配置した場合であっても、所定の通信性能を得ることができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の通信装置は、基板のグランドに接続されている金属板と、給電点と金属板上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置されているアンテナ素子とを含むことを特徴とする。
【００２３】
金属板は、Ｌ字形状とすることができる。
【００２４】
アンテナ素子は、アンテナ導体に対して給電点が基板により近い位置になるように配置することができる。
【００２５】
アンテナ素子は、第１の方向に進行しながら、第１の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分と、第１の方向に交差する第２の方向に進行しながら、第２の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分とからなるアンテナ導体を含むようにすることができる。
【００２６】
アンテナ素子は、第１の軸の方向に進行しながら、第１の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分と、第１の軸に交差する第２の軸の方向に進行しながら、第２の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分とからなるアンテナ導体を含むようにすることができる。
【００２７】
アンテナ素子は、所定の方向に進行しながら、方向に交差するように蛇行する形状とされる部分と、所定の軸の方向に進行しながら、軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分とからなるアンテナ導体を含むようにすることができる。
【００２８】
アンテナ素子は、４以上の比誘電率の不導体でアンテナ導体を被覆するように形成することができる。
【００２９】
アンテナ素子は、強誘電体フィラーを含有する不導体でアンテナ導体を被覆するように形成することができる。
【００３０】
本発明の通信装置において、金属板が、基板のグランドに接続され、アンテナ素子が、給電点と金属板上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置される。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、無線により通信することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、装置の内部の中央付近にアンテナ素子を配置した場合であっても、所定の通信性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００３４】
さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００３５】
請求項１に記載の通信装置は、基板（例えば、図１１の基板１１３−１）のグランドに接続されている金属板（例えば、図１１の金属板１１２）と、給電点（例えば、図１１の給電点１１４）と金属板上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置されているアンテナ素子（例えば、図１１のアンテナ素子１１１）とを含むことを特徴とする。
【００３６】
アンテナ素子は、第１の方向に進行しながら、第１の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分（例えば、図１６のミアンダパターン１６２）と、第１の方向に交差する第２の方向に進行しながら、第２の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分（例えば、図１６のミアンダパターン１９３）とからなるアンテナ導体を含むようにすることができる。
【００３７】
アンテナ素子は、第１の軸の方向に進行しながら、第１の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分（例えば、図１６のヘリカルパターン１６１−１）と、第１の軸に交差する第２の軸の方向に進行しながら、第２の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分（例えば、図１６のヘリカルパターン１６１−２）とからなるアンテナ導体を含むようにすることができる。
【００３８】
アンテナ素子は、所定の方向に進行しながら、方向に交差するように蛇行する形状とされる部分（例えば、図１５のミアンダパターン１６２−１およびミアンダパターン１６２−２）と、所定の軸の方向に進行しながら、軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分（例えば、図１５のヘリカルパターン１６１）とからなるアンテナ導体を含むようにすることができる。
【００３９】
アンテナ素子は、強誘電体フィラー（例えば、チタン酸バリウム（BaTiO3）、チタン酸カルシウム（CaTiO3）、SrTiO3、またはMgTiO3）を含有する不導体でアンテナ導体を被覆するように形成することができる。
【００４０】
図８は、本発明に係る通信装置１０１の外観を示す図である。通信装置１０１は、無線で他の機器と通信する。通信装置１０１には、アンテナ（アンテナ素子）が内蔵されている。例えば、本発明の通信装置１０１は、IEEE802.11a、IEEE802.11b、またはIEEE802.11gなどの規格に準拠する無線LAN方式で通信する。
【００４１】
図９は、通信装置１０１の内部の構成を示す斜視図である。図１０は、通信装置１０１に内蔵されている部品を示す図である。アンテナ素子１１１は、電波を放射し、または電波を受信する。アンテナ素子１１１は、金属板１１２に固定されている。金属板１１２は、無線通信のキャリアとしての電波の波長に対して所定の面の大きさを有し、各種の電子部品が配置される基板１１３−１のグランドに接続されている（接地されている）。
【００４２】
基板１１３−１および基板１１３−２には、それぞれ、各種の電子部品が配置される。例えば、基板１１３−１および基板１１３−２は、重ねて、通信装置１０１の内部に配置される。例えば、通信装置１０１の内部において、基板１１３−１は、基板１１３−２の上に配置される。
【００４３】
アンテナ素子１１１の給電点１１４には、同軸ケーブル１１５が接続されている。給電点１１４には、同軸ケーブル１１５を介して、電波を放射するための所定の周波数の電力（信号）が供給されるか、または、給電点１１４から、受信した電波に対応する電力（信号）が同軸ケーブル１１５を介して出力される。
【００４４】
無線ＬＡＮモジュール１１６は、同軸ケーブル１１５を介して、アンテナ素子１１１の給電点１１４に無線による送信のための信号を供給するか、または、アンテナ素子１１１の給電点１１４から出力された信号を同軸ケーブル１１５を介して、受け取り、無線により通信する。例えば、無線ＬＡＮモジュール１１６は、基板１１３−２上に配置されている。
【００４５】
アンテナ素子１１１と無線ＬＡＮモジュール１１６とを同軸ケーブル１１５を介して接続することにより、アンテナ素子１１１をより自由に配置することができる。ただし、同軸ケーブル１１５による伝搬損失を考慮すると、同軸ケーブル１１５をより短くすることが好ましい。
【００４６】
以下、基板１１３−１および基板１１３−２を個々に区別する必要がないとき、単に、基板１１３と称する。
【００４７】
図１１は、アンテナ素子１１１、金属板１１２、基板１１３−１および基板１１３−２、並びに給電点１１４の形状および配置の概略を示す図である。金属板１１２は、基板１１３−１のグランドに接続されている。例えば、金属板１１２は、Ｌ字型の形状とされる。アンテナ素子１１１は、金属板１１２のＬ字型のより短い直線部分に配置される。
【００４８】
詳細は後述するが、アンテナ素子１１１は、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置されている。すなわち、金属板１１２は、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる形状とされる。
【００４９】
また、アンテナ素子１１１は、後述するアンテナ導体に対して給電点１１４が基板１１３−１により近い位置になるように配置されている。
【００５０】
図１２は、アンテナ素子１１１の外観を示す図である。図１２Ａは、アンテナ素子１１１の上面図であり、図１２Ｂは、アンテナ素子１１１の側面図である。図１２で示されるように、アンテナ素子１１１の外形は、ほぼ直方体とされる。アンテナ素子１１１の両端には、固定用の板材が設けられる。
【００５１】
図１３で示されるように、例えば、アンテナ素子１１１は、ネジ１２１−１およびネジ１２１−２によって、金属板１１２に固定される。例えば、ネジ１２１−１およびネジ１２１−２のそれぞれが、アンテナ素子１１１の両端の固定用の板材のそれぞれを貫通するとともに、金属板１１２に、螺接されることにより、アンテナ素子１１１は、金属板１１２に固定される。
【００５２】
また、図１４で示されるように、例えば、アンテナ素子１１１は、クリップ１３１−１および１３１−２によって、金属板１１２に固定される。例えば、クリップ１３１−１および１３１−２のそれぞれが、アンテナ素子１１１の両端の固定用の板材のそれぞれと共に金属板１１２を挟み込むことで、アンテナ素子１１１は、金属板１１２に固定される。
【００５３】
次に、図１５乃至図１６を参照して、アンテナ素子１１１の構成を説明する。
【００５４】
図１５は、アンテナ素子１１１の内部の構造の一例を示す図である。アンテナ素子１１１は、不導体の形成材１５１により形成される。すなわち、アンテナ素子１１１の外形は、形成材１５１により形成される。例えば、形成材１５１は、ガラスエポキシまたはポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性または熱硬化性の不導体の樹脂とすることができる。アンテナ導体１５２は、アンテナ線路であり、金属などの導体で構成される。アンテナ導体１５２は、形成材１５１に被覆され、アンテナ導体１５２は、給電点１１４に接続される。
【００５５】
例えば、形成材１５１としてのガラスエポキシ基板に、アンテナ導体１５２を形成し、スルーホールを介して、ガラスエポキシ基板を積層することにより、アンテナ導体１５２の立体的な構造が形成される。
【００５６】
アンテナ導体１５２は、ヘリカルパターン１６１、ミアンダパターン１６２−１、ミアンダパターン１６２−２、および容量結合点１６３で構成される。ヘリカルパターン１６１の一端は、給電点１１４に接続される。ヘリカルパターン１６１は、アンテナ素子１１１が金属板１１２および基板１１３に配置された場合の金属板１１２および基板１１３の面にほぼ垂直な軸を中心とした螺旋形状に形成される。すなわち、ヘリカルパターン１６１は、給電点１１４から回転しながら上方に向かう螺旋を形成する。
【００５７】
ヘリカルパターン１６１の他の一端は、ミアンダパターン１６２−１の一端に接続される。
【００５８】
ミアンダパターン１６２−１は、アンテナ素子１１１が金属板１１２および基板１１３に配置された場合の金属板１１２および基板１１３の面にほぼ平行な面で蛇行する形状に形成される。すなわち、例えば、ミアンダパターン１６２−１は、アンテナ素子１１１の長手方向に進行しながら、アンテナ素子１１１の長手方向に直交するように蛇行する形状とされる。ミアンダパターン１６２−１の他の一端は、容量結合点１６３を介してミアンダパターン１６２−１の一端に接続される。
【００５９】
ミアンダパターン１６２−２は、ミアンダパターン１６２−１が蛇行する面と同じ面でで蛇行する形状に形成される。すなわち、ミアンダパターン１６２−１は、アンテナ素子１１１が金属板１１２および基板１１３に配置された場合の金属板１１２および基板１１３の面にほぼ平行な面において、アンテナ素子１１１の長手方向に進行しながら、アンテナ素子１１１の長手方向に直交するように蛇行する形状とされる。
【００６０】
容量結合点１６３は、ミアンダパターン１６２−１とミアンダパターン１６２−２とを所定の距離で切断するように形成される。すなわち、ミアンダパターン１６２−１とミアンダパターン１６２−２とを所定の距離で切断することにより、所定の容量で、ミアンダパターン１６２−１とミアンダパターン１６２−２とが接続されることになる。容量結合点１６３によって、リアクタンス成分がアンテナ素子１１１に装荷されることにより、アンテナ導体１５２の路線長が等価的に補われ、アンテナ素子１１１をより小型化でき、また、ＶＳＷＲの特性を向上させ、共振周波数のずれを修正し、送信または受信できる周波数の帯域をより広くすることができる。
【００６１】
これにより、アンテナ素子１１１の周辺の実装部品な筐体の影響などにより、共振周波数がずれた場合であっても、アンテナ導体１５２の線路パターンを修正するだけで、周波数特性を改善することができる。容量結合点１６３を設けることで、専用の共振回路をアンテナ素子１１１の外部に設ける必要がなくなる。
【００６２】
ミアンダパターン１６２−１の他の一端は、接地点１６４において、グランドに接続される。例えば、接地点１６４は、金属板１１２に接続される。
【００６３】
なお、ヘリカルパターン１６１、ミアンダパターン１６２−１、およびミアンダパターン１６２−２は、直線を直角に接続するように形成しても、曲線で形成するようにしてもよい。
【００６４】
以下、ミアンダパターン１６２−１およびミアンダパターン１６２−２を個々に区別する必要がないとき、単に、ミアンダパターン１６２と称する。
【００６５】
図１６は、アンテナ素子１１１の内部の構造の他の例を示す図である。図１６において、図１５と同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００６６】
図１６Ａに示す例において、アンテナ導体１５２には、スタブ１８１が設けられている。スタブ１８１の一端は、給電点１１４から立ち上がったアンテナ導体１５２に接続されている。スタブ１８１の他の一端は、接地点１８２において、グランドに接続される。スタブ１８１を設けることにより、アンテナ素子１１１の容量性リアクタンスを打ち消すことができる。
【００６７】
アンテナ導体１５２には、ミアンダパターン１６２が形成される。
【００６８】
固定端子１８３は、金属板１１２または基板１１３に半田付けされる端子であり、固定端子１８３が金属板１１２または基板１１３に半田付けされることにより、アンテナ素子１１１は、金属板１１２または基板１１３に固定される。
【００６９】
なお、図１６Ｂ乃至図１６Ｄにおいて、図１６Ａと同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００７０】
図１６Ｂに示す例において、アンテナ素子１１１の給電点１１４は、インピーダンスを整合したマイクロスプリットライン１９１により接続されている。固定端子１８３が、固定用ランド１９２−１に半田付けされることにより、アンテナ素子１１１が固定される。アンテナ導体１５２には、ミアンダパターン１６２およびミアンダパターン１９３が形成される。ミアンダパターン１９３は、直線をほぼ６０度の角度で接続するように形成される。アンテナ導体１５２の一端は、給電点１１４に接続され、アンテナ導体１５２の他の一端は、開放端子１９４とされ、固定用ランド１９２−２に半田付けされる。開放端子１９４は、グランドなどに接続されず、開放される。
【００７１】
図１６Ｂに示す例においては、ミアンダパターン１６２の進行する方向と、ミアンダパターン１９３の進行する方向とが直交し、すなわち、ミアンダパターン１６２の蛇行する方向と、ミアンダパターン１９３の蛇行する方向とが直交し、共振周波数を下げることができる。
【００７２】
図１６Ｃに示す例において、アンテナ素子１１１のアンテナ導体１５２には、進行する方向とが直交する２つの蛇行するパターンからなるミアンダパターン１６２が形成され、さらに、容量付加部２０１が形成される。容量付加部２０１は、アンテナ導体１５２の幅が広くなるように形成される。容量付加部２０１は、容量性の負荷なので、アンテナ導体１５２の先端側に容量性のインピーダンスが装荷されることになる。これにより、アンテナ導体１５２上の電流分布が変化し、インピーダンス変換の自由度が増す。
【００７３】
図１６Ｄは、ヘリカルパターン１６１−１およびヘリカルパターン１６１−２が設けられたアンテナ素子１１１の例を示す図である。ヘリカルパターン１６１−１は、アンテナ素子１１１が金属板１１２および基板１１３に配置された場合の金属板１１２および基板１１３の面上の軸の方向に進行しながら、軸のまわりを回転する螺旋形状に形成される。ヘリカルパターン１６１−２は、アンテナ素子１１１が金属板１１２および基板１１３に配置された場合の金属板１１２および基板１１３の面上の軸であって、ヘリカルパターン１６１−１の軸と直交する軸の方向に進行しながら、直交する軸のまわりを回転する螺旋形状に形成される。例えば、ヘリカルパターン１６１−１は、図１６Ｄの矢印Ａで示される方向の軸を中心とした螺旋形状に形成され、ヘリカルパターン１６１−２は、矢印Ａで示される方向と直交する、図１６Ｄの矢印Ｂで示される方向の軸を中心とした螺旋形状に形成される。
【００７４】
アンテナ導体１５２に、ヘリカルパターン１６１−１およびヘリカルパターン１６１−２を設けることにより、インピーダンスを調整することが容易になる。
【００７５】
このように、異なる方向に進行する複数のミアンダパターン１６２を設けるか、または異なる方向の軸を中心とした螺旋形状のヘリカルパターン１６１を設けることにより、帯域幅が広がり、アンテナ素子１１１をより小さくすることができる。また、放射特性が、無指向性により近い指向性となり、通信装置１０１が持ち運ばれ、移動した場合であっても、通信装置１０１の向きを調整することなく、送受信が確実に行なえるようになる。
【００７６】
以上のように、アンテナ素子１１１に、第１の方向に進行しながら、第１の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分であるミアンダパターン１６２と、第１の方向に交差する第２の方向に進行しながら、第２の方向に交わるように蛇行する形状とされる部分であるミアンダパターン１９３とからなるアンテナ導体１５２を設けることによって、無指向性により近い指向性を得ることができるようになる。
【００７７】
また、アンテナ素子１１１に、第１の軸の方向に進行しながら、第１の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分であるヘリカルパターン１６１−１と、第１の軸に交差する第２の軸の方向に進行しながら、第２の軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分であるヘリカルパターン１６１−２とからなるアンテナ導体１５２を設けることによって、無指向性により近い指向性を得ることができるようになる。
【００７８】
さらに、アンテナ素子１１１に、所定の方向に進行しながら、その方向に交差するように蛇行する形状とされる部分であるミアンダパターン１６２と、所定の軸の方向に進行しながら、軸のまわりを回転する螺旋形状とされる部分であるヘリカルパターン１６１とからなるアンテナ導体１５２を設けることによって、無指向性により近い指向性を得ることができるようになる。
【００７９】
次に、図１７乃至図１９を参照して、金属板１１２の形状、並びに金属板１１２および基板１１３に対するアンテナ素子１１１の配置について説明する。
【００８０】
金属板１１２は、鉄、銅、アルミニウム、チタニウム、またはマグネシウムなどの金属で形成されている。当然、金属板１１２は、合金で形成するようにしてもよい。金属板１１２には、腐食の防止を目的とした、例えば、塗装またはメッキなどの表面処理がなされている。しかし、より好ましくは、金属板１１２の表面には、腐食の防止以外の目的の樹脂の層は形成されない。
【００８１】
金属板１１２は、基板１１３に隣接して配置され、基板１１３のグランドに接続されている。金属板１１２と基板１１３のグランドとの接続は、直接の半田付けでも、リード線またはネジ若しくはクリップなどの固定金具による接続であってもよい。
【００８２】
例えば、金属板１１２は、Ｌ字型の形状とされ、アンテナ素子１１１は、金属板１１２のＬ字型のより短い直線部分に配置される。金属板１１２は、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる形状とされる。すなわち、アンテナ素子１１１は、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置されている。
【００８３】
図１７においては、金属板１１２は、Ｌ字を逆転させたように配置されている。すなわち、図１７において、金属板１１２のＬ字型のより短い部分は、図中の横方向に伸び、金属板１１２のＬ字型のより長い部分は、図中の上下方向に伸びている。
【００８４】
例えば、図１７Ａに示されるように、給電点１１４と、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の端部とを結ぶ直線Ｌを考えた場合、直線Ｌが金属板１１２にかかる部分ａ、すなわち、直線Ｌが金属板１１２上を通る部分ａの長さが、無線の通信に用いる電波の波長の４分の１以上となるように、金属板１１２は、形成される。
【００８５】
図１７Ａに示されるように、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の幅（図中の横方向の長さ）を十分広くすることによって、直線Ｌが金属板１１２にかかる部分ａの長さを、無線の通信に用いる電波の波長の４分の１以上とすることができ、この場合、従来に比較して、より良い通信性能を得ることができる。
【００８６】
金属板１１２のＬ字型のより長い部分の幅を十分広くすることができない場合には、図１７Ｂに示されるように、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の中央に対して、給電点１１４がより近づくように、金属板１１２に対してアンテナ素子１１１を配置する（図１７Ｂ中の左側よりに配置）ことにより、直線Ｌが金属板１１２にかかる部分ａの長さを、無線の通信に用いる電波の波長の４分の１以上とすることができ、このようにすれば、従来に比較して、より良い通信性能を得ることができる。
【００８７】
金属板１１２のＬ字型のより長い部分の幅をさらに狭くする場合には、図１７Ｃに示されるように、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の長さ（図中の上下方向の長さ）を十分長くすることによって、直線Ｌが金属板１１２にかかる部分ａの長さを、無線の通信に用いる電波の波長の４分の１以上とすることができ、このようにすれば、従来に比較して、より良い通信性能を得ることができる。
【００８８】
逆に、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の幅を十分広くすることができる場合には、図１７Ｄに示されるように、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の中央に対して、給電点１１４がより離れるようにすれば、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の長さを短くしても、直線Ｌが金属板１１２にかかる部分ａの長さを、無線の通信に用いる電波の波長の４分の１以上とすることができ、このようにすれば、従来に比較して、より良い通信性能を得ることができる。
【００８９】
給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる要件を満たせば、図１８で示されるように、金属板１１２は矩形としてもよい。
【００９０】
また、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる要件を満たせば、給電点１１４は、図１８Ａで示されるように、基板１１３上に配置されるようにしても、図１８Ｂで示されるように、金属板１１２上に配置されるようにしてもよい。
【００９１】
なお、図１８Ａで示されるように、給電点１１４を基板１１３上に配置する場合には、マッチングをとるために、アンテナ素子１１１直下の基板１１３の地金（導体）を部分的に除去する必要が生じるときがある。
【００９２】
図１９Ａで示されるように、給電点１１４と金属板１１２上の点とを結ぶ直線のいずれも、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１未満となる場合、所望の通信性能を得ることはできなかった。
【００９３】
また、図１９Ｂで示されるように、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる要件を満たしていても、アンテナ導体１５２に対して給電点１１４が基板１１３からより遠い位置になるようにアンテナ素子１１１が配置されている場合、すなわち、給電点１１４に対してアンテナ導体１５２が基板１１３により近い位置になるようにアンテナ素子１１１が配置されている場合、従来に比較すれば、放射利得等は向上するが、帯域幅が狭くなることが確認されている。
【００９４】
さらに、図１９Ｃで示されるように、金属板１１２の中央付近にアンテナ素子１１１を配置するようにした場合、給電点１１４と、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の一方の端部とを結ぶ直線Ｌ１を考えた場合、直線Ｌ１が金属板１１２にかかる部分ａ１の長さが、無線の通信に用いる電波の波長の４分の１以上となるか、給電点１１４と、金属板１１２のＬ字型のより長い部分の他方の端部とを結ぶ直線Ｌ２を考えた場合、直線Ｌ２が金属板１１２にかかる部分ａ２の長さが、無線の通信に用いる電波の波長の４分の１以上となる金属板１１２を設けた場合、通信性能は改善される。しかしながら、この場合、金属板１１２を大きくしなければならず、機器を小型とする観点からは好ましくない。
【００９５】
以上のように、給電点１１４と金属板１１２上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板１１２にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる形状とされた金属板１１２を設け、金属板１１２を基板１１３のグランドに接続した場合、通信性能を改善することができ、通信装置１０１内部の中央付近にアンテナ素子１１１を配置した場合であっても、所定の通信性能を得ることができるようになる。
【００９６】
以上で説明した通信性能を向上させるための要件は、実験により明らかになったものである。
【００９７】
このような金属板１１２を設けることにより、周波数マッチングや帯域確保のために必要なアンテナのグランド面積が、基板１１３のグランドおよび金属板１１２の双方によって確保されて、部品の配置されていない金属板１１２に流れるイメージ電流が使われて、電波をより効率良く放射できるものと考えられる（高周波電流が重畳して電波が放射される）。
【００９８】
図２０は、放射利得の測定結果を示す図である。図２０Ａは、金属板１１２を設けない場合の放射利得を示す図である。図２０Ｂは、金属板１１２を設けた場合の放射利得を示す図である。図２０において、実線は、垂直偏波の放射利得を示し、点線は、水平偏波の放射利得を示す。なお、図２０において、グラフの円周方向は、アンテナ素子１１１を中心とする角度［度］を示し、グラフの中心からの距離は、放射利得［ｄＢｉ］を示す。
【００９９】
金属板１１２を設けた場合、放射利得は、約５ｄＢｉ向上している。また、ＶＳＷＲが２未満である帯域幅は、２倍に広がった。さらに、指向性がより広くなることがわかる。
【０１００】
さらに、金属板１１２を設けることによって、垂直偏波の放射利得が小さい角度における、水平偏波の放射利得が向上していることがわかる。逆に、金属板１１２を設けることによって、水平偏波の放射利得が小さい角度における、垂直偏波の放射利得が向上していることがわかる。
【０１０１】
すなわち、金属板１１２を設けることによって、垂直偏波および水平偏波のうち、一方の偏波の放射利得が小さい角度における、他方の偏波の放射利得が向上し、放射利得が異なる偏波によって補完されていると言える。
【０１０２】
次に、アンテナ導体１５２と給電点１１４との位置による帯域幅の変化を説明する。図２１で示されるように、アンテナ導体１５２に対して給電点１１４が基板１１３により近い位置になるようにアンテナ素子１１１を配置した場合、図２２のα１で示されるように、ＶＳＷＲが最小となる共振周波数は、2.44GHzとなり、図２３のβ１乃至γ１で示されるように、ＶＳＷＲが２未満となる帯域幅は、382MHzとなった。
【０１０３】
これに対して、図２３で示されるように、給電点１１４に対してアンテナ導体１５２が基板１１３により近い位置になるようにアンテナ素子１１１を配置した場合、図２４のα２で示されるように、ＶＳＷＲが最小となる共振周波数は、2.44GHzとなり、図２４のβ２乃至γ２で示されるように、ＶＳＷＲが２未満となる帯域幅は、124MHzとなった。
【０１０４】
このように、アンテナ導体１５２に対して給電点１１４が基板１１３により近い位置になるようにアンテナ素子１１１を配置することで、帯域幅をより広げることができる。
【０１０５】
以上のように、本発明によれば、デザイン性を重視して、アンテナを小型化して筐体に内蔵する場合でも、周波数整合性、帯域幅、放射利得などの無線の通信性能であって、充分な通信性能を確保することができるようになる。その結果、データを確実に無線により送受信することができるようになる。
【０１０６】
アンテナ導体１５２を被覆し、アンテナ素子１１１を形成する形成材１５１に、比誘電率εｒが４以上である高誘電体樹脂材料を用いることで、表面実装型アンテナとして、波長短縮効果が得られ、アンテナ素子１１１をより小型にすることができる。波長λと実効比誘電率εとの関係は、式（１）で表される。
λ＝ｃ／ｆ／sqrt（ε）                  （１）
ここで、sqrt（ε）は、εの平方根を示す。εは、実効比誘電率である（自由空間の場合、ε=1）。実効比誘電率εは、基本的には比誘電率εｒに等しいが、媒質との接し方や透磁率等の影響を受ける。ｆは、周波数を示す。ｃは、光速（≒３×１０8ｍ／ｓ）である。
【０１０７】
例えば、比誘電率εｒが約４であるガラスエポキシ基板を形成材１５１として採用することができる。また、例えば、比誘電率εｒが約１０であるセラミックープラスチック複合材料を形成材１５１として採用することができる。さらにまた、熱可塑性樹脂の低誘導損失材料であるポリフェニレンサルファイドを形成材１５１として採用することができる。なお、エポキシは、熱硬化性樹脂である。
【０１０８】
さらに加えて、チタン酸バリウム（BaTiO3）、チタン酸カルシウム（CaTiO3）、SrTiO3、またはMgTiO3などの強誘電体フィラーを形成材１５１に含有させることで、形成材１５１の比誘電率εｒを大きくし、波長短縮効果によりアンテナ素子１１１をより一層小型化することができる。
【０１０９】
図２５は、形成材１５１の比誘電率εｒおよび誘電損失tanδを示す図である。図２５において、実線は、ポリフェニレンサルファイドの値を示し、点線は、エポキシの値を示す。さらに、図２５において、細線は、形成材１５１の単位量当たり、所定の量の強誘電体フィラーを含有する場合の値を示し、太線は、形成材１５１の単位量当たり、より多い量の強誘電体フィラーを含有する場合の値を示す。
【０１１０】
図２５Ａで示されるように、例えば、500MＨzにおいて、所定の量の強誘電体フィラーを含有する場合のエポキシの比誘電率εｒは、約４０であり、所定の量の強誘電体フィラーを含有する場合のポリフェニレンサルファイドの比誘電率εｒは、約２２である。また、例えば、500MＨzにおいて、より多い量の強誘電体フィラーを含有する場合のエポキシの比誘電率εｒは、約７３であり、より多い量の強誘電体フィラーを含有する場合のポリフェニレンサルファイドの比誘電率εｒは、約４４である。
【０１１１】
一方、誘電損失tanδが大きいと放射利得が低下してしまう。すなわち、より低いＶＳＷＲで、無線ＬＡＮモジュール１１６からアンテナ素子１１１に効率良く電力が伝達されたとしても、誘電損失tanδが大きいと誘電体内部（形成材１５１）で熱として電力が損失されてしまい、電磁波として放射される電力が少なくなる。
【０１１２】
図２５Ｂで示されるように、例えば、500MＨzにおいて、所定の量の強誘電体フィラーを含有する場合のポリフェニレンサルファイドの誘電損失tanδは、約０．００１乃至０．００４である。強誘電体フィラーの含有量が変化しても、誘電損失tanδは、ほとんど変化せず、より多い量の強誘電体フィラーを含有する場合のポリフェニレンサルファイドの誘電損失tanδは、約０．００１乃至０．００４である。
【０１１３】
これに対して、例えば、500MＨzにおいて、所定の量の強誘電体フィラーを含有する場合のエポキシの誘電損失tanδは、約０．０１６乃至０．０２１である。また、500MＨzにおいて、より多い量の強誘電体フィラーを含有する場合のエポキシの誘電損失tanδは、約０．０１１乃至０．０１９である。
【０１１４】
形成材１５１の材料として、ポリフェニレンサルファイドとエポキシとを比較すると、放射利得を優先すると、誘電損失tanδがより小さいポリフェニレンサルファイドが好ましく、波長短縮効果、すなわち、アンテナ素子１１１の大きさを優先するとエポキシが好ましいと言える。
【０１１５】
なお、強誘電体フィラーは、機械的強度および形成するときの流動性などを考慮して、複数の種類を調合したうえで含有させる。
【０１１６】
このように、放射利得、指向性、帯域幅などの通信性能が向上し、機器内部の中央付近にアンテナ素子を配置した場合であっても、所定の通信性能を得ることができるようになる。
【０１１７】
以上のように、アンテナ素子を設けるようにした場合には、無線により通信することができる。また、金属板を、基板のグランドに接続し、アンテナ素子を、給電点と金属板上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置するようにした場合には、装置の内部の中央付近にアンテナ素子を配置した場合であっても、所定の通信性能を得ることができる。
【０１１８】
アンテナを端末に内蔵する場合、アンテナをより小さくする必要が生じる。アンテナをより小さくするために、アンテナ線路の形成の工夫やリアクタンス装荷などにより、アンテナは等価的に短縮される。また、アンテナ線路の被覆を高誘電体とすることにより、伝搬速度を下げる（波長短縮効果）。
【０１１９】
等価的に短縮されたアンテナにおいては、例え、マッチングが取れたとしても、放射利得が小さくなってしまう。すなわち、アンテナに電力が伝達されたとしても、電波として効率良く放射されない。
【０１２０】
そこで、アンテナを等価的に短縮した場合、金属板を、基板のグランドに接続し、アンテナ素子を、給電点と金属板上のいずれかの点とを結ぶ直線の部分うち、金属板にかかる部分の長さが無線の電波の波長の４分の１以上の長さとなる位置に配置することにより、所定の放射利得を得ることができ、電波を効率良く放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】従来の携帯型の情報端末装置を示す図である。
【図２】従来の、筐体の内部に内蔵されたアンテナ素子を説明する図である。
【図３】アンテナの理想的な実装状態の一例を示す図である。
【図４】アンテナの理想的な状態およびアンテナの理想的な状態から外れた状態の周波数に対するＶＳＷＲを説明する図である。
【図５】情報端末装置を示す図である。
【図６】情報端末装置を示す図である。
【図７】情報端末装置を示す図である。
【図８】本発明に係る通信装置の外観を示す図である。
【図９】通信装置の内部の構成を示す斜視図である。
【図１０】通信装置に内蔵されている部品を示す図である。
【図１１】アンテナ素子、金属板、基板、および給電点の形状および配置の概略を示す図である。
【図１２】アンテナ素子の外観を示す図である。
【図１３】アンテナ素子の固定の方式を説明する図である。
【図１４】アンテナ素子の固定の方式を説明する図である。
【図１５】アンテナ素子の内部の構造の一例を示す図である。
【図１６】アンテナ素子の内部の構造の一例を示す図である。
【図１７】金属板の形状、並びに金属板および基板に対するアンテナ素子の配置について説明する図である。
【図１８】金属板の形状、並びに金属板および基板に対するアンテナ素子の配置について説明する図である。
【図１９】金属板の形状、並びに金属板および基板に対するアンテナ素子の配置について説明する図である。
【図２０】放射利得の測定結果を示す図である。
【図２１】アンテナ導体と給電点との位置による帯域幅の変化を説明する図である。
【図２２】アンテナ導体と給電点との位置による帯域幅の変化を説明する図である。
【図２３】アンテナ導体と給電点との位置による帯域幅の変化を説明する図である。
【図２４】アンテナ導体と給電点との位置による帯域幅の変化を説明する図である。
【図２５】樹脂の比誘電率εｒおよび誘電損失tanδを示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０１  通信装置，  １１１  アンテナ素子，  １１２  金属板，  １１３−１，１１３−２，１１３  基板，  １１４  給電点，  １５１  形成材，  １５２  アンテナ導体，  １６１，１６１−１，１６１−２  ヘリカルパターン，  １６２−１，１６２−２，１６２  ミアンダパターン，  １６３  容量結合点，  １６４  接地点，  １８１  スタブ，  ２０１  容量付加部
【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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【図２５】
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