(57)【要約】【課題】  広帯域特性を得ることができ、かつ携帯端末に適用可能な簡単な構造を有するダイポール型アンテナを得る。【解決手段】  それぞれ異なる長さと幅が異なる矩形からなる２枚の導体板１，２を有し、平面または略平面上に、２枚の導体板１，２のそれぞれの長さ方向の一辺を直線上に揃え、かつそれぞれの幅方向の一辺が所定間隔で近接される配置を形成するように構成し、２枚の導体板１，２のそれぞれに給電線３を接続するようにしたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの長さと幅が異なる矩形からなる２枚の導体板を有し、平面または略平面上に、前記２枚の導体板のそれぞれの長さ方向の一辺を直線上に揃え、かつそれぞれの幅方向の一辺が所定間隔で近接される配置を形成するように構成し、前記２枚の導体板のそれぞれに給電線を接続したことを特徴とするダイポール型アンテナ。
【請求項２】
２枚の導体板は、プリント基板の導電箔で形成されたことを特徴とする請求項１記載のダイポール型アンテナ。
【請求項３】
導体板の一方が形成されたがプリント基板の裏面に送受信機回路部が設けられ、当該送受信機回路部から２枚の導体板に給電されるようにしたことを特徴とする請求項２記載のダイポール型アンテナ。
【請求項４】
２枚の導体板の一方は、ヒンジ部により折りたためる２つの板または箱体の一方に設けられ、前記２枚の導体板の他方は、前記２つの板または箱体の他方に設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のダイポール型アンテナ。
【請求項５】
２枚の導体板の一方に隣接する他方の導体板の辺に等価幅を調整する単数または複数のスリットを設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のアンテナ。
【請求項６】
放射導体となる矩形の導体板と、長さと幅が前記導体板と異なるコの字形導体とを有し、平面または略平面上に、前記矩形の導体板の長さ方向の一辺と前記コの字形導体の一方の枝辺とを直線上に揃え、かつ前記矩形の導体板の幅方向の一辺と前記コの字形導体の中間辺が所定間隔で近接される配置を形成するように構成し、前記矩形の導体板と前記コの字形導体のそれぞれに給電線を接続したことを特徴とするダイポール型アンテナ。
【請求項７】
放射導体となる矩形の導体板の代わりに、コの字形導体としたことを特徴とする請求項６記載のダイポール型アンテナ。
【請求項８】
コの字形導体の内側部分に送受信機回路部を配置し、当該送受信機回路部から各導体に給電されるようにしたことを特徴とする請求項６または請求項７記載のダイポール型アンテナ。
【請求項９】
矩形の導体板とコの字形導体は、プリント基板の導電箔で形成されたことを特徴とする請求項６記載のダイポール型アンテナ。
【請求項１０】
両矩形の導体板は、プリント基板の導電箔で形成されたことを特徴とする請求項７記載のダイポール型アンテナ。
【請求項１１】
矩形の導体板は、ヒンジ部により折りたためる２つの板または箱体の一方の表面または裏面に設けられ、コの字形導体は、前記２つの板または箱体の他方の表面または裏面に設けられたことを特徴とする請求項６記載のダイポール型アンテナ。
【請求項１２】
２つの矩形の導体板の一方は、ヒンジ部により折りたためる２つの板または箱体の一方に設けられ、前記２つの矩形の導体板の他方は、前記２つの板または箱体の他方に設けられたことを特徴とする請求項７記載のダイポール型アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信、例えば移動無線通信の携帯端末に適用されるダイポール型アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動無線通信の携帯端末は、複数の無線通信システムに適応させるための共用化が進んでいる。無線通信システムでは使用する電波の周波数帯域が割り当てられているので、種々の無線通信システムを共用するということは、異なる周波数帯域、すなわち広帯域の電波に対応することになる。したがって、携帯端末のアンテナの広帯域化が要求される。
【０００３】
複数の周波数帯域で共振し、複数の無線通信システムへの共用を可能にする従来の携帯端末のアンテナとして、長さＬ1を有する線状の給電エレメントと、この給電エレメントに一端が短絡され、かつ近接配置された長さＬ2を有する線状の折り返しエレメントとを備え、折り返しエレメントの長さＬ2が、Ｌ1−Ｌ2において高い方の周波数に共振するように設定され、給電エレメントの長さＬ1が、低い方の周波数において、折り返しエレメントとともに作用してその周波数に共振する長さに設定されるという技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、さらにこのアンテナを、ストリップ線路で給電エレメントと折り返しエレメントを構成し、平面アンテナとして形成することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５１２２４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のアンテナは、以上のように線状のアンテナ素子を折り返して、複共振を得る構成としているが、２共振しか得ることができない。複数の通信方式の周波数帯は、必ずしも２周波数帯とは限らず、３周波数帯以上となる場合があり、また、各周波数帯が近接せず、離れて飛び飛びに存在する場合があるが、上記従来の携帯端末のアンテナではこれらを含んだ広帯域化に十分対応することができない。特に、近年、例えば近距離無線Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の２．４ＧＨｚや無線ＬＡＮの２．４ＧＨｚ、５．０ＧＨｚなど、新たな周波数の機能が要求されてきており、従来の携帯端末のアンテナは、これらを含む広帯域に対応できていないという問題がある。また、携帯端末のアンテナとして、同サイズの矩形導体板を２枚用いて対称に配置したダイポール型アンテナ、あるいは線状放射導体と矩形導体板を隣接配置したユニポールアンテナがあるが、これらは、２共振点は得られても、各点の周波数での整合が得られなかったりして、広帯域化には適しなかった。
【０００６】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、広帯域特性を得ることができ、かつ携帯端末に適用可能な簡単な構造を有するダイポール型アンテナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るダイポール型アンテナは、それぞれの長さと幅が異なる矩形からなる２枚の導体板を有し、平面または略平面上に、２枚の導体板のそれぞれの長さ方向の一辺を直線上に揃え、かつそれぞれの幅方向の一辺が所定間隔で近接される配置を形成するように構成し、２枚の導体板のそれぞれに給電線を接続したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、非対称のダイポール型アンテナを構成しているため、使用する導体板の長さと幅の組み合わせにより２以上の直列共振を発生させることができるため、広帯域特性が得られる効果がある。また、アンテナ素子として導体板を用いているので、携帯端末に適するよう、プリント板を用いて簡単かつ安定した構造にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
図において、このダイポール型アンテナは、それぞれ長さと幅が異なる矩形からなる第１の導体板１と第２の導体板２を有する。両導体板１，２は、同一平面上に、両導体板１，２それぞれの長さ方向の一辺１０１，２０１を直線上に揃え、かつそれぞれの幅方向の一辺１０２，２０２が所定の間隔を隔てて近接するように配置されている。すなわち、第１の導体板１と第２の導体板２の配置は非対称に構成されている。また、第１の導体板１と第２の導体板２の間隙の向かい合う個所に給電線３を接続し、給電部としている。ここで、第１の導体板１の長さをＬ１、幅Ｗ１とし、第２の導体板２の長さをＬ２、幅Ｗ２とする。このダイポール型アンテナは、プリント基板を用い、その導電箔で第１の導体板１と第２の導体板２を構成すれば、安定した構造にすることができる。
【００１０】
給電線３に送信信号の電圧を加えると、第１の導体板１と第２の導体板２に電流が流れ、電波が放射される。第１の導体板１と第２の導体板２の配置構成は非対称となっているため、次のような複数の直列共振を発生する。すなわち、第１の導体板１の長さＬ１と第２の導体板２の長さＬ２の和を１／２波長の整数倍とする共振が起こる。また、第１の導体板１の上辺の幅Ｗ１と第２の導体板２の長さＬ２の和を１／２波長の整数倍とする共振が起きる。さらに、第１の導体板１の長さＬ１と第２の導体板２の長さＬ２の和を１波長の整数倍とする共振が起こる。なお、従来の同サイズの導体板を対称に配置したダイポール型アンテナでは、１／２波長から１波長の間の周波数では共振を得ることはできない。
また、アンテナ素子を導体板としたことにより、板状の面に種々の方向の電流が流れ、種々の長さの電流経路が生じることになる。種々の長さの電流経路が生じることから、異なる周波数で種々の共振が起こり、周波数による変化を小さくすることができるようになる。これにより共振周波数が離れていても広帯域特性を得ることが可能となる。
【００１１】
図２に、図１のダイポールアンテナの等価回路を示す。図において、Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は３つの共振周波数におけるインピーダンスを表す。Ｚinは全体のインピーダンスを表す。この等価回路において次の各式が成り立つ。
【数１】
2006254081.tif 000003
【数２】
2006254081.tif 000004
【数３】
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【数４】
2006254081.tif 000006
【数５】
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【数６】
2006254081.tif 000008
【数７】
2006254081.tif 000009
【００１２】
この実施の形態１のダイポール型アンテナは、図１で説明したように、第１、第２の導体板が非対称に構成されているが、このように構成したことにより図３で表されるような効果がある。図３は、等価回路から得られる上記インピーダンスの式を使い、さらに４分の１波長の整合回路を設け、数値解析で求めた周波数に対する電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲという）を表す。縦軸はＶＳＷＲの値を表し、横軸は周波数を表す。太線はこの実施の形態１のダイポール型アンテナの値を表し、細線は同サイズの矩形導体板２枚用いて対称に構成した従来ダイポール型アンテナの値を示す。ＶＳＷＲが１．０〜２．０の範囲をアンテナが動作する範囲とすれば、この実施の形態１のダイポール型アンテナの方が従来のダイポールアンテナに比べ広帯域特性が得られていることがわかる。
【００１３】
図４は、解析領域を有限に切り分け、有限要素法を用いて解析し、その結果に対し、さらに４分の１波長の整合回路を設け、数値解析を行って得られたＶＳＷＲを表す。なお、この解析で用いたこの発明のダイポール型アンテナの寸法〔単位：ｍｍ〕は、Ｌ１＝１１０、Ｌ２＝６０、Ｗ１＝４０、Ｗ２＝２０である。図４から、０．６１ＧＨｚから２．５５ＧＨｚにわたってＶＳＷＲが２以下の帯域を得ることが解る。従来のダイポール型アンテナでは帯域幅２０％しか得られないが、それに比べ、広帯域の特性を得ることができる。
【００１４】
以上のように、この実施の形態１によれば、それぞれの長さと幅が異なる矩形からなる２枚の導体板１，２を用い、平面上に、それぞれの長さ方向の一辺１０１，２０１を直線上に揃え、かつそれぞれの幅方向の一辺１０２，２０２が所定間隔で近接される配置とし、２枚の導体板１，２のそれぞれに給電線３を接続するように構成したので、導体板の配置が非対称となるダイポール型アンテナを形成することができる。したがって、導体板１，２の長さと幅の組み合わせにより２以上の直列共振を発生させることができ、かつＶＳＷＲが２以下の範囲においても、０．６１ＧＨｚから２．５５ＧＨｚの広帯域特性を得ることができるという効果が得られる。
【００１５】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその詳細説明は省略する。
このダイポール型アンテナは、プリント基板４を用い、その導電箔によりプリント基板４の裏面に導電箔による第１の導体板１を設け、また表面に導電箔による第２の導体板２および送受信機回路部５を設けている。送受信機回路部５からは第１の導体板１と第２の導体板２にはそれぞれ給電線３が接続されている。この場合、裏面の第１の導体板１への給電線３はスルーホールを介して接続するようにしてもよい。なお、この構成では、プリント基板４の厚みがあるため、第１の導体板１と第２の導体板２は厳密には同一平面上には無いが、実施の形態１のダイポール型アンテナと同じ動作で、同じ効果が得られるので、両導体板は発明の構成上では略同一平面上に設けられたものとして扱う。また、第１の導体板１と第２の導体板２をプリント基板４の同一面に形成するようにしてもよい。
【００１６】
以上のように、この実施の形態２によれば、プリント基板４上に導電箔による第１の導体板１と第２の導体板２を形成し、同一プリント基板上でこれら導体板１，２と送受信機回路部５を一体化してダイポール型アンテナを構成しているので、実施の形態１の効果に加えて、携帯端末の小型化に適した構造とすることができ、かつアンテナ素子の形状を安定させるユニット構造とすることができる。
【００１７】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。図１に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその詳細説明は省略する。
このダイポール型アンテナは、ヒンジ部６により折りたためる２つの板または箱体４１，４２を有し、その一方４１の表面または裏面に第１の導体板１を設け、他方４２の表面または裏面に第２の導体板２を設けたものである。箱体を用いた場合、いずれか一方の内部に送受信機回路部５が設けられる。板または箱体４１，４２を折りたたむことにより、２つの導体板１，２も折りたためる構成のアンテナとしている。２つの板または箱体４１，４２が開いたとき、すなわち図６の状態では、平面上に２枚の導体板１，２のそれぞれの長さ方向の一辺１０１，２０１を直線上に揃え、かつそれぞれの幅方向の一辺１０２，２０２が所定間隔で近接される配置を形成した実施の形態１と同じダイポール型アンテナとなる。
なお、実際の折りたたみ式の携帯電話では、開いたとき２つの箱体は若干の傾斜が与えられるように構成されているが、この場合も実施の形態１のダイポール型アンテナと同じ動作で、同様な効果が得られるので、この発明では略同一面として扱うものとする。
【００１８】
以上のように、この実施の形態３によれば、第１の導体板１と第２の導体板をヒンジ部６によって折りたためる構成としたので、実施の形態１の効果に加え、折りたたみ式携帯電話に適用できる効果が得られる。
【００１９】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその詳細説明は省略する。
このダイポール型アンテナは、第２の導体板２と隣接する第１の導体板１の辺１０２に適当数のスリット７を設けた構成としている。スリット７を設けることにより、第１の導体板１の幅は、見かけ上の幅Ｗ１からスリットの幅の分だけ減少し狭くなった幅（これを、等価幅とする）となる。したがって、第１の導体板１の幅を用いた共振周波数は、この等価幅に依存した共振周波数を持つことになる。
【００２０】
以上のように、この実施の形態４によれば、第２の導体板２と隣接する第１の導体板１の辺１０２に等価幅を調整する単数または複数のスリット７を設けるようにしたので、第１の導体板１の幅を用いた共振周波数を任意の値に選定することができる。
【００２１】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
このダイポール型アンテナは、放射導体となる矩形の導体板１１と、他の矩形導体板を切り欠いてコの字形に形成したコの字形導体１２を有している。矩形の導体板１１とコの字形導体１２は、同一平面上に、矩形の導体板１１の長さ方向の一辺１０１とコの字形導体の一方の枝辺１２１とを直線上に揃え、かつ矩形の導体板の幅方向の一辺１０３とコの字形導体１２の中間辺１２２が所定の間隔で近接するように配置されている。この場合、コの字形導体１２の枝辺１２１の方向を長さ方向とする。また、導体板１１とコの字形導体１２が向かい合う部分に給電線３を接続し、給電部としている。ここで、導体板１１の長さをＬ１１、幅Ｗ１１とし、コの字形導体１２の長さをＬ１２、幅Ｗ１２とし、Ｌ１１とＬ１２は異なり、Ｗ１１とＷ１２も異なるものする。
【００２２】
給電線３に送信信号の電圧を加え、放射導体である導体板１１とコの字形導体２２に電流が流れ、電波が放射される。この２つの導体１１，１２により複数の直列共振が起きる。導体板１１の長さＬ１１とコの字形導体１２の長さＬ１２の和を１／２波長の整数倍とする共振が起きる。また、導体板１１の長さＬ１１とコの字形導体１２の中間辺１２２の幅Ｗ１２の和を１／２波長の整数倍とする共振が起きる。
なお、このダイポール型アンテナの等価回路は図２と同様であるので、説明を省略する。
【００２３】
上記実施の形態１の矩形の第１の導体板１では電流が流れない部分があるため、このダイポール型アンテナでは、その部分を切り欠いてコの字形導体１２を形成している。このように構成したことにより図９に表される効果が得られる。図９は、等価回路から得られるインピーダンスの式を使い、数値解析で求めた周波数に対するＶＳＷＲを表す。縦軸はＶＳＷＲの値を表し、横軸は周波数を表す。太線はこの実施の形態５のダイポール型アンテナについて図２の等価回路で求めた値を表し、細線は線状放射導体と矩形導体板を隣接配置した従来のユニポールアンテナの値を示す。ＶＳＷＲが１．０〜２．０の範囲をユニポールアンテナが動作する範囲とすれば、この実施の形態５のダイポール型アンテナの方が従来のユニポールアンテナに比べ広帯域特性が得られていることがわかる。
【００２４】
また、この実施の形態５のダイポール型アンテナにおいて、各部分の寸法〔単位：ｍｍ〕を、Ｌ１＝６０、Ｌ２＝１１０、Ｗ１＝２０、Ｗ２＝４０として数値的に解析を行ったＶＳＷＲの結果は、図４のグラフと同様の特性を表す。この例においても、０．６１ＧＨｚから２．５５ＧＨｚにわたってＶＳＷＲが２以下の帯域を得ることができた。これは従来用いられているユニポールアンテナの帯域幅２０％に比べ広帯域の特性を得ることができる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態５によれば、平面上に、放射導体となる矩形の導体板１１の長さ方向の一辺１０１とコの字形導体１２の一方の枝辺１２１とを直線上に揃え、かつ矩形の導体板１１の幅方向の一辺１０３とコの字形導体の中間辺１２２が所定間隔で近接される配置を形成するようにしている。したがって、コの字形導体を用いることにより、ＶＳＷＲが２以下の範囲においても、０．６１ＧＨｚから２．５５ＧＨｚの広帯域特性を得ることができる。なお、この実施の形態５の構成を、上記実施の形態３の構成に適用してもよい。
【００２６】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。図において、図８に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその詳細説明は省略する。
このダイポール型アンテナでは、コの字形導体１２の切り欠いた後の内側部分１２４に送受信機回路部５を配置し、送受信機回路部５から矩形の導体板１１とコの字形導体１２に給電される構成としている。このように送受信機回路部５を内側部分１２４のスペースに配置しても、支障なく実施の形態５と同様な効果を得ることができる。また、機器の組み立て上コンパクトに構成することができる。
【００２７】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。図において、図８に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその詳細説明は省略する。
このダイポール型アンテナでは、プリント基板４１を用い、プリント基板４１の表面に矩形の導体板１１とコの字形導体１２を設け、内側部分１２４に対応するプリント基板４１の裏面の位置に、送受信機回路部５を設けている。なお、矩形の導体板１１とコの字形導体１２のいずれか一方をプリント基板４１の裏面に設けてもよい。
【００２８】
以上のように、この実施の形態７によれば、プリント基板４１に放射導体となる導体板１１とコの字形導体１２を配置してダイポール型アンテナを構成しているので、実施の形態５の効果に加えて、同一プリント基板上でアンテナと送受信機回路部５を一体化するため、携帯端末の小型化に適し、かつアンテナ素子の形状を安定させるユニット構造とすることができる。
【００２９】
実施の形態８．
図１２はこの発明の実施の形態８によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。図において、図８に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその詳細説明は省略する。
このダイポール型アンテナでは、図８に示した放射導体となる矩形導体板１１を切り欠いて、コの字形導体１２と同様な形状のコの字形導体１１１とした構成を持つ。この場合、コの字形導体１２の中間辺１２２とコの字形導体１１１の中間辺１１２が対設している。
このように放射導体をコの字形導体１１１としたことにより、長さの異なる電流経路を２つ設けることで、二重に共振させることができ、共振する周波数の幅が広がり、共振をとりやすくできる。なお、この実施の形態８構成を、上記実施の形態３、実施の形態６、実施の形態７の構成に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るダイポール型アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るダイポール型アンテナの電圧定在波比を表す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るダイポール型アンテナの有限要素法により解析した電圧定在波比を表す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係るダイポール型アンテナの電圧定在波比を表す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態６によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態７によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態８によるダイポール型アンテナの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  第１の導体板、２  第２の導体板、３  給電線、４，４１  プリント基板、５  送受信機回路部、６  ヒンジ部、７  スリット、１１  導体板、１２，１１１  コの字形導体。
【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】
2006254081.tif 000016
【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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