(57)【要約】【課題】電波の放射効率を向上させる。【解決手段】アンテナ装置１は、第１の導体板１１と、第１の導体板１１上に設けられる第１の誘電体層１２と、第１の誘電体層１２上に設けられ電気信号の入出力端１３Ａと開放端１３Ｂとを有する導体のストリップ線路（伝送線路）１３と、第１の誘電体層１２とともにストリップ線路１３を挟むように設けられる第２の誘電体層１４と、第２の誘電体層１４上に設けられスロット１６を有する第２の導体板１５と、が積層された積層基板１８を備えている。また、アンテナ装置１は、積層基板１８の全側面のうち、ストリップ線路１３における開放端１３Ｂに対向する面を覆う第３の導体板１７Ａを備え、更に、開放端１３Ｂに対向する面（第３の導体板１７Ａにより覆われる面）に隣接する２つの側面をそれぞれ覆う第４の導体板１７Ｂ及び第５の導体板１７Ｃを備えている。【選択図】      図１
2006019981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導体板と、前記第１の導体板上に設けられる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられ電気信号の入出力端と開放端とを有する導体の伝送線路と、前記第１の誘電体層とともに前記伝送線路を挟むように設けられる第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層上に設けられる第２の導体板と、が積層された積層基板と、
前記積層基板の全側面のうち、前記伝送線路における前記開放端に対向する面を覆う第３の導体板とを具備し、
前記第２の導体板は、前記伝送線路を通じて前記電気信号が伝送されるときに発生する電波を前記積層基板の外部へ放射するための開口部を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第３の導体板に隣接する２つの側面をそれぞれ覆う第４の導体板及び第５の導体板を更に具備することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１の導体板、前記第２の導体板、前記第３の導体板、前記第４の導体板、及び前記第５の導体板は、電気的にショートするように接合されていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記線路上の前記開口部に最も近い位置から前記開放端までの距離は、前記発生する電波の波長の略４分の１であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
機器本体と、
前記機器本体に設けられる少なくとも１つのアンテナ装置とを具備し、
各アンテナ装置は、
第１の導体板と、前記第１の導体板上に設けられる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられ電気信号の入出力端と開放端とを有する導体の伝送線路と、前記第１の誘電体層とともに前記伝送線路を挟むように設けられる第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層上に設けられる第２の導体板と、が積層された積層基板と、
前記積層基板の全側面のうち、前記伝送線路における前記開放端に対向する面を覆う第３の導体板とを具備し、
前記第２の導体板は、前記伝送線路を通じて前記電気信号が伝送されるときに発生する電波を前記積層基板の外部へ放射するための開口部を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項６】
前記情報処理装置は前記アンテナ装置を内蔵しており、
前記開口部が前記情報処理装置の表面から露出するように、当該情報処理装置の表面に開口部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の情報処理装置。
【請求項７】
機器本体と、
前記機器本体に対して回動可能に開閉する表示ユニットと、
前記表示ユニットに設けられる少なくとも１つのアンテナ装置とを具備し、
各アンテナ装置は、
第１の導体板と、前記第１の導体板上に設けられる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられ電気信号の入出力端と開放端とを有する導体の伝送線路と、前記第１の誘電体層とともに前記伝送線路を挟むように設けられる第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層上に設けられる第２の導体板と、が積層された積層基板と、
前記積層基板の全側面のうち、前記伝送線路における前記開放端に対向する面を覆う第３の導体板とを具備し、
前記第２の導体板は、前記伝送線路を通じて前記電気信号が伝送されるときに発生する電波を前記積層基板の外部へ放射するための開口部を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】
前記表示ユニットは前記アンテナ装置を内蔵しており、
前記開口部が前記表示ユニットの表面から露出するように、当該表示ユニットの表面に開口部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記第３の導体板に隣接する２つの側面をそれぞれ覆う第４の導体板及び第５の導体板を更に具備することを特徴とする請求項５又は７記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記第１の導体板、前記第２の導体板、前記第３の導体板、前記第４の導体板、及び前記第５の導体板は、電気的にショートするように接合されていることを特徴とする請求項９記載の情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性を有するアンテナ装置及びそのアンテナ装置を備えた情報処理装置に関し、特に、電波を放射する開口部を有するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器の送受信電力の効率を高めるために、指向性を有するアンテナを用いることが多い。こうした指向性を有するアンテナには、種々なものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トリプレート線路給電型マイクロストリップアンテナにおいて、第一の地導体と第二の地導体とを電気的に接続するスルーホールを設けることにより、パラレルプレートモードなどのＴＥＭモードの反射波の伝播に起因するエネルギーロスを抑える技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２６１２３５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、上述した特許文献１に示される技術では、パラレルプレートモードなどのＴＥＭモードの反射波の伝播に起因するエネルギーロスをある程度までは抑えることはできるが、それでもなお、他のエネルギーロスが残っていることが考えられ、電波の放射効率の向上が望まれている。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、電波の放射効率を向上させたアンテナ装置及びそのアンテナ装置を備えた情報処理装置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】
本発明に係るアンテナ装置は、第１の導体板と、前記第１の導体板上に設けられる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられ電気信号の入出力端と開放端とを有する導体の伝送線路と、前記第１の誘電体層とともに前記伝送線路を挟むように設けられる第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層上に設けられる第２の導体板と、が積層された積層基板と、前記積層基板の全側面のうち、前記伝送線路における前記開放端に対向する面を覆う第３の導体板とを具備し、前記第２の導体板は、前記伝送線路を通じて前記電気信号が伝送されるときに発生する電波を前記積層基板の外部へ放射するための開口部を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る情報処理装置は、機器本体と、前記機器本体に設けられる少なくとも１つのアンテナ装置とを具備し、各アンテナ装置は、第１の導体板と、前記第１の導体板上に設けられる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられ電気信号の入出力端と開放端とを有する導体の伝送線路と、前記第１の誘電体層とともに前記伝送線路を挟むように設けられる第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層上に設けられる第２の導体板と、が積層された積層基板と、前記積層基板の全側面のうち、前記伝送線路における前記開放端に対向する面を覆う第３の導体板とを具備し、前記第２の導体板は、前記伝送線路を通じて前記電気信号が伝送されるときに発生する電波を前記積層基板の外部へ放射するための開口部を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る情報処理装置は、前記機器本体に対して回動可能に開閉する表示ユニットと、前記表示ユニットに設けられる少なくとも１つのアンテナ装置とを具備し、各アンテナ装置は、第１の導体板と、前記第１の導体板上に設けられる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられ電気信号の入出力端と開放端とを有する導体の伝送線路と、前記第１の誘電体層とともに前記伝送線路を挟むように設けられる第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層上に設けられる第２の導体板と、が積層された積層基板と、前記積層基板の全側面のうち、前記伝送線路における前記開放端に対向する面を覆う第３の導体板とを具備し、前記第２の導体板は、前記伝送線路を通じて前記電気信号が伝送されるときに発生する電波を前記積層基板の外部へ放射するための開口部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
電波の放射効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を構成する個々の部材を展開した様子を示す図である。なお、図示では、アンテナ装置の構造を理解し易くするために展開図が示されているが、実際のアンテナ装置は、個々の部材は互いに接合している。また、図２は、アンテナ装置１を上部から見た様子を示す平面図である。また、図３は、アンテナ装置１における図２中の矢視Ａ−Ａで示される面を示す断面図である。なお、図中の斜線部は、導体部分であることを表している。最初に、これらの図１〜図３を参照して説明する。なお、各図の中で共通する要素には、同一の符号を付している。  
本実施形態に係るアンテナ装置１は、トリプレート給電と呼ばれる給電方式に対応した積層構造を有し、スロットと呼ばれる開口部から電波を発信したり、外部から発信されてくる電波を受信したりする片面指向性を有するトリプレート給電型スロットアンテナ装置である。また、アンテナ装置１を構成する個々の部材（特に誘電体層）は、９０度程度まで折り曲げても破損しない耐性を有しており、アンテナ装置１の側部を紙のように折り曲げた状態でパーソナルコンピュータやＰＣＡなどの情報処理装置に取り付けることができるようになっている。
【００１２】
アンテナ装置１は、図示のように、第１の導体板１１と、第１の導体板１１上に設けられる第１の誘電体層１２と、第１の誘電体層１２上に設けられ電気信号の入出力端１３Ａと開放端１３Ｂとを有する導体のストリップ線路（伝送線路）１３と、第１の誘電体層１２とともにストリップ線路１３を挟むように設けられる第２の誘電体層１４と、第２の誘電体層１４上に設けられる第２の導体板１５と、が積層された積層基板１８を備えている。
【００１３】
また、アンテナ装置１は、積層基板１８の全側面のうち、ストリップ線路１３における開放端１３Ｂに対向する面（端面ともいう）を覆う第３の導体板１７Ａを備えている。
【００１４】
また、アンテナ装置１は、開放端１３Ｂに対向する面（第３の導体板１７Ａにより覆われる面）に隣接する２つの側面をそれぞれ覆う第４の導体板１７Ｂ及び第５の導体板１７Ｃを更に備えている。
【００１５】
また、第１の導体板１１、第２の導体板１５、第３の導体板１７Ａ、第４の導体板１７Ｂ、第５の導体板１７Ｃは、電気的にショートするように接合されている。なお、これらは別々の部材である必要はなく、一体化した１つの部材として実現してもよい。もしくは、第３の導体板１７Ａ、第４の導体板１７Ｂ、及び第５の導体板１７Ｃだけを一体化した１つの部材として実現してもよい。
【００１６】
上記第２の導体板１５は、その略中央の位置に、細長い形状をなすスロット（開口部）１６を有する。このスロット１６は、ストリップ線路１３を通じて電気信号が伝送されるときに発生する電波を積層基板１８の外部へ放射するものであり、指向性を有する電波を放射する放射源として機能する。
【００１７】
また、上記ストリップ線路１３上のスロット１６に最も近い位置から開放端１３Ｂまでの距離Ｍstubは、発生する電波の波長（共振周波数に対応する波長λ）の略４分の１（例えば2.7 mm程度）であることが望ましい。このように設定すると、ストリップ線路１３を中心にして発生する定在波（standing wave）のスロット１６付近における強度が最適となり、放射効率が最も高くなる。
【００１８】
図４は、アンテナ装置１に対して給電を行ったときに発生する電界分布等を示す図である。  
アンテナ装置１を駆動するためには、給電や電気信号の入出力を行う給電ユニット２０が使用される。この給電ユニット２０は、例えば、アンテナ装置１と離間した場所にある通信モジュールなどに設けられており、ケーブル２１を通じてアンテナ装置１側の第１の導体板１１、ストリップ線路１３、及び第２の導体板１５に接続されている。
【００１９】
給電ユニット２０は、所定の高周波数の交流信号を発信する高周波発信源を有しており、ストリップ線路１３と第１の導体板１１との間、および、ストリップ線路１３と第２の導体板１５との間に電圧を印加する。また、給電ユニット２０は、他の装置へ送信すべき情報を電気信号としてストリップ線路１３の入出力端１３Ａへ送ったり、逆に、他の装置から送られてくる電波を電気信号として入出力端１３Ａから取得したりする。
【００２０】
アンテナ装置１が給電を受け、入出力端１３Ａから電気信号が入力されると、当該電気信号ストリップ線路１３を通じて伝播する。このとき、図４に示されるように第１の導体板１１、ストリップ線路１３、及び第２の導体板１５の間で電界２２や磁界（図示せず）が発生し、更には、電波２３や磁波（図示せず）が発生している。
【００２１】
スロット１６付近においては電界や磁界に大きな変化が起こり、電波がスロット１６を通じて上方へ（第２の導体板１５の表面に対して垂直の方向へ）放射される。入出力端１３Ａから入力される電気信号に情報が含まれていれば、当該情報はスロット１６から放射される電波に乗せられる。逆に、他の装置から送られてきた電波をスロット１６を通じて受けた場合には、当該電波はアンテナ装置１の内部に取り込まれて電気信号に変換され、給電ユニット２０へ送られる。
【００２２】
特に、本実施形態のアンテナ装置１は第３の導体板１７Ａ、第４の導体板１７Ｂ、第５の導体板１７Ｃを備えているため、電界や磁界が積層基板１８の側面から漏れることがなく、エネルギーロスを大幅に抑えることができ、スロット１６から放射される電波の放射効率を著しく向上させることができる。なお、第４の導体板１７Ｂおよび第５の導体板１７Ｃを設けずに、第３の導体板１７Ａだけを設ける構成としてもよい。この場合も、エネルギーロスを効果的に抑え、電波の放射効率を向上させることができる。
【００２３】
図５は、積層基板１８の側面に（ａ）導体板を設けない場合と、（ｂ）１枚の導体板を設ける場合と、（ｃ）３枚の導体板を設ける場合とで、指向性が異なることを説明するための図である。  
なお、図中の符号３０Ａはアンテナ装置１の長手方向に関する放射の測定範囲を示しており、符号３０Ｂはアンテナ装置１の幅方向に関する放射の測定範囲を示している。また、図中の符号３１Ａは測定範囲３０Ａに対応する放射特性（以下、「長手方向の放射特性」と称す）を示しており、符号３１Ｂは測定範囲３０Ｂに対応する放射特性（以下、「幅方向の放射特性」と称す）を示している。また、図中の円グラフの中心はアンテナ装置１の中央部に相当し、「２７０度」は入出力端１３Ａの方向に相当し、「９０度」は開放端１３Ｂの方向に相当し、「０度」はスロット１６が電波を放射する理想的な方向に相当する。
【００２４】
図５の（ａ）のように導体板が設けられない場合（従来技術の場合）は、長手方向の放射特性３１Ａが特に９０度の方向に膨張しており、０度方向への指向性が低い。  
図５の（ｂ）のように第３の導体板１７Ａが設けられる場合は、長手方向の放射特性３１Ａの９０度方向への膨張がかなり抑えられ、０度方向への指向性が改善されている。  
図５の（ｃ）のように第３の導体板１７Ａだけでなく第４の導体板１７Ｂと第５の導体板１７Ｃとが設けられる場合は、長手方向の放射特性３１Ａのみならず、幅方向の照射特性３１Ｂに関しても、０度方向への指向性が改善されている。
【００２５】
図６は、積層基板１８の側面に（ａ）３枚の導体板を設ける場合と、（ｂ）１枚の導体板を設ける場合と、（ｃ）導体板を設けない場合とで、放射効率が異なることを、（ｄ）のグラフにより説明するための図である。  
図６中の（ｄ）のグラフは、前述の距離Ｍstubを2.7 mmに設定したときの、電気信号の周波数[GHz]に対する放射効率[%]を、上記３つの場合の各々について示している。このグラフ中においては、上記（ａ）の場合の放射効率を「実線」で示し、上記（ｂ）の場合の放射効率を「破線」で示し、上記（ｃ）の場合の放射効率を「一点鎖線」で示している。
【００２６】
図６の（ｃ）のように導体板が設けられない場合（従来技術の場合）は、放射効率は高いとは言えない（グラフ中の「一点鎖線」を参照）。  
図６の（ｂ）のように第３の導体板１７Ａが設けられる場合は、上記（ｃ）の場合に比べると、放射効率がかなり向上している（グラフ中の「破線」を参照）。  
図６の（ａ）のように第３の導体板１７Ａだけでなく第４の導体板１７Ｂと第５の導体板１７Ｃとが設けられる場合は、上記（ｂ）の場合に比べると、放射効率が一層向上している（グラフ中の「実線」を参照）。
【００２７】
上述のアンテナ装置１は、ノート型パーソナルコンピュータや、ポケットＰＣ、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ＰＨＳなどの種々な情報処理装置に搭載して使用することができる。
【００２８】
図７は、アンテナ装置１をノート型パーソナルコンピュータに適用した場合の例を示す斜視図である。  
ノート型パーソナルコンピュータは、機器本体４１と、この機器本体４１に対しヒンジ部にて回動可能に開閉する表示ユニット４２とを有する。
【００２９】
この表示ユニット４２の４隅のうち、当該表示ユニット４２を開いたときに上方に位置する２隅の部分（右上部及び左上部）に、同型の２つのアンテナ装置１をそれぞれ設ける。例えば、これら２つのアンテナ装置１により、いわゆるダイバーシティアンテナの機能を実現する。
【００３０】
一方、機器本体４１側には、無線通信を行うための無線通信モジュール４３（ＲＦ部などを含む）が内蔵されている。また、この無線通信モジュール４３には、前述の給電ユニット２０（図４参照）が搭載されており、ケーブルを通じて各アンテナ装置１に接続されている。
【００３１】
このような構成において、一方のアンテナ装置１を、表示ユニット４２の前方に電波が放射されるように配置し、もう一方のアンテナ装置１を、表示ユニット４２の後方に電波が放射されるように配置する。これにより、２つのアンテナ装置１の放射範囲が重なることがなく、広範囲にわたる電波の送受を実現することができる。
【００３２】
また、各アンテナ装置１を表示ユニット４２の内側に設け（内蔵し）、各アンテナ装置１のスロット１６が表示ユニット４２の表面から露出するように、当該表示ユニット４２の表面に開口部を設けるようにしてもよい。このようにすれば、美観を損ねること無く、また電波の放射を妨げることなく、品質の高い無線通信を実現することができる。また、各アンテナ装置１を表示ユニット４２の内側に設ける（内蔵する）ようにしてもよい。この場合、表示ユニット４２の表面に加工を施す必要がない。
【００３３】
このように、放射効率の優れたアンテナ装置１をノート型パーソナルコンピュータの表示ユニット４２に設けることにより、ノート型パーソナルコンピュータにおいて高品質な無線通信を実現することができる。
【００３４】
図８は、図７に示した例の変形例を示す斜視図である。図８の例は、図７の例と比較すると、各アンテナ装置１の配置が異なる。  
図８の例では、一方のアンテナ装置１を、表示ユニット４２の上部の縁に配置し、もう一方のアンテナ装置１を、表示ユニット４２の側部の縁に配置する。この場合も、２つのアンテナ装置１の放射範囲が重なることがなく、広範囲にわたる電波の送受を実現することができる。
【００３５】
表示ユニット４２の縁の幅が小さい場合には、各表示ユニット４２を折り曲げた状態で配置するようにしてもよい。また、各アンテナ装置１を表示ユニット４２の内側に設ける（内蔵する）ようにしてもよい。その際に、各アンテナ装置１のスロット１６が表示ユニット４２の縁から露出するように、当該表示ユニット４２の縁に開口部を設けるようにしてもよい。
【００３６】
図９は、アンテナ装置１をＰＤＡに適用した場合の例を示す斜視図である。  
ＰＤＡ５１は、表示部や入力部などを備えた携帯可能な情報端末である。このＰＤＡ５１の隅に、アンテナ装置１を設ける。また、ＰＤＡ５１には、無線通信を行うための無線通信モジュール５２（ＲＦ部などを含む）が内蔵されている。また、この無線通信モジュール５２には、前述の給電ユニット２０（図４参照）が搭載されており、ケーブルを通じてアンテナ装置１に接続されている。
【００３７】
また、アンテナ装置１のスロット１６がＰＤＡ５１の表面から露出するように、当該ＰＤＡ５１の表面に開口部を設けるようにしてもよい。このようにすれば、美観を損ねること無く、また電波の放射を妨げることなく、品質の高い無線通信を実現することができる。
【００３８】
このように、放射効率の優れたアンテナ装置１をＰＤＡ５１に設けることにより、ＰＤＡ５１において高品質な無線通信を実現することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を構成する個々の部材を展開した様子を示す図。
【図２】アンテナ装置を上部から見た様子を示す平面図。
【図３】アンテナ装置における図２中の矢視Ａ−Ａで示される面を示す断面図。
【図４】アンテナ装置に対して給電を行ったときに発生する電界分布等を示す図。
【図５】積層基板の側面に（ａ）導体板を設けない場合と、（ｂ）１枚の導体板を設ける場合と、（ｃ）３枚の導体板を設ける場合とで、指向性が異なることを説明するための図。
【図６】積層基板の側面に（ａ）３枚の導体板を設ける場合と、（ｂ）１枚の導体板を設ける場合と、（ｃ）導体板を設けない場合とで、放射効率が異なることを説明するための図。
【図７】アンテナ装置をノート型パーソナルコンピュータに適用した場合の例を示す斜視図。
【図８】図７に示した例の変形例を示す斜視図。
【図９】アンテナ装置をＰＤＡに適用した場合の例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１…アンテナ装置、１１…第１の導体板、１２…第１の誘電体層、１３…ストリップ線路（伝送線路）、１３Ａ…入出力端、１３Ｂ…開放端、１４…第２の誘電体層、１５…第２の導体板、１６…スロット、１７Ａ…第３の導体板、１７Ｂ…第４の導体板、１７Ｃ…第５の導体板、１８…積層基板、２０…給電ユニット、２１…ケーブル、２２…電界、２３…電波、３０Ａ，３０Ｂ…測定範囲、３１Ａ，３１Ｂ…放射特性、４１…機器本体、４２…表示ユニット、４３，５２…無線通信モジュール、５１…ＰＤＡ。
【図１】
2006019981.tif 000003
【図２】
2006019981.tif 000004
【図３】
2006019981.tif 000005
【図４】
2006019981.tif 000006
【図５】
2006019981.tif 000007
【図６】
2006019981.tif 000008
【図７】
2006019981.tif 000009
【図８】
2006019981.tif 000010
【図９】
2006019981.tif 000011