(57)【要約】【課題】  ＶＳＷＲ特性の向上を一層促進させることができるアンテナを実現する。【解決手段】  半円形状部分の弧部の一端側が矩形形状であるアンテナエレメント１を備え、前記アンテナエレメント１が有する弧部の一端であって前記矩形形状側とは反対側に給電を行うモノポール構造を有することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半円あるいは半楕円形状部分の弧部の一端側が矩形形状であるアンテナエレメントを備え、
前記アンテナエレメントが有する弧部の一端であって前記矩形形状側とは反対側に給電を行うモノポール又はダイポール構造を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナエレメントは、導体からなる付帯部分をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナエレメントは、直方体を型として折り曲げられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナエレメントは誘電体上に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記矩形形状部分又は前記付帯部分にスリットが設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記アンテナエレメントは、前記弧部を３辺以上の直線によって近似した形状を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯通信機器等に具備されるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域特性を実現するアンテナとして円形のアンテナエレメントを用いた円板モノポールアンテナが知られている。また、その円板モノポールアンテナを小型化するために、従来は、円形のアンテナエレメントを変形させている。例えば、円形のアンテナエレメントを直径を折り目にして直角に折り曲げている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６４７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の小型化の方法では、まだアンテナエレメントが占有する空間が大きく、小型化が不十分であるという問題が生じている。例えば、携帯電話機等の携帯通信機器のように実装スペースが制限される場合には、更なる小型化が要求されている。
【０００４】
また、円形のアンテナエレメントを半分に折り返した場合、所望の周波数帯域内に反共振点が発生してＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）特性が乱れ、一様な広帯域特性を得ることが難しいという問題もある。
【０００５】
上記した問題点を解決するために、半円形又は半楕円形の形状にアンテナエレメントを構成することが考えられる。これにより、良好な広帯域特性を実現するとともに小型化を図ることが可能となるが、更なるＶＳＷＲ特性の改善、さらには小型化が要望されている。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、従来よりも良好なＶＳＷＲ特性を持つアンテナ、さらには従来よりも小形な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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、半円あるいは半楕円形状部分の弧部の一端側が矩形形状であるアンテナエレメントを備え、前記アンテナエレメントが有する弧部の一端であって前記矩形形状側とは反対側に給電を行うモノポール又はダイポール構造を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るアンテナにおいては、前記アンテナエレメントは、導体からなる付帯部分をさらに有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るアンテナにおいては、前記アンテナエレメントは、直方体を型として折り曲げられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るアンテナにおいては、前記アンテナエレメントは誘電体上に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るアンテナにおいては、前記矩形形状部分又は前記付帯部分にスリットが設けられたことを特徴とする。
【００１２】
前記アンテナエレメントは、前記弧部を３辺以上の直線によって近似した形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＶＳＷＲ特性の改善さらには小型化を一層促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナの概略構成を示す側面図である。本実施形態においては、アンテナエレメントを用いてモノポール構造に組み立てている。
【００１５】
アンテナエレメント１は導体板からなる部材である。
図１（ａ）において、アンテナエレメント１は、半円形状部分の弧部の一端側が矩形形状である。
【００１６】
或いは、図１（ｂ）に示されるように、アンテナエレメント１は、約９０°の内角を有する扇形形状部分１ａと矩形形状部分１ｂとから構成されるものであってもよい。扇形形状部分１ａの一辺と矩形形状部分１ｂの一辺とが接するように構成された構造であってもよい。
【００１７】
給電部２はアンテナエレメント１に給電を行う部材である。給電部２は、アンテナエレメント１が有する弧部の一端であって矩形形状側とは反対側と、地板３とに接続されている。図１（ａ）では、給電部２は、アンテナエレメント１の半円形状部分の弧部の一端（直径の一端でもある）であって矩形形状側とは反対側と、地板３とに接続されている。図１（ｂ）では、扇形形状部分１ａの弧部の一端であって矩形形状側とは反対側と、地板３とに接続されている。
【００１８】
アンテナエレメント１において、給電部２に接続される一辺の長さは、当該アンテナの最低共振波長λの約１／４となる長さである。図１（ａ）では、アンテナエレメント１の半円形状部分の直径は当該アンテナの最低共振波長λの約１／４となる長さである。図１（ｂ）では、扇形形状部分１ａの一辺の長さと、該一辺に連続する矩形形状部分１ｂの一辺（扇形形状部分１ａに接していない方）の長さとの合計は当該アンテナの最低共振波長λの約１／４となる長さである。
【００１９】
図２は、第１の実施形態に係るアンテナの変形例の概略構成を示す側面図である。図２（ａ）では、アンテナエレメント１０は、半楕円形状部分の弧部の一端側が矩形形状である。図２（ｂ）では、アンテナエレメント１０は、半楕円形状部分の半分の形状部分１０ａと矩形形状部分１０ｂとから構成される。
【００２０】
なお、アンテナエレメントは、図３（ａ）に示されるように地板３と垂直に設けられてもよく、あるいは図３（ｂ）に示されるように地板３と平行に設けられてもよい。図３では、図１のアンテナエレメント１について例示している。
【００２１】
図４は、図１に示すアンテナエレメント１の寸法図である。図４の形状において、弧部を有する扇形形状部分１ａの半径ａ及びｃと矩形形状部分１ｂの縦の長さｂとは、ほぼ同じ長さとし、矩形形状の横の長さｄについてもほぼ同じ長さとする。
【００２２】
図５、図６は、図２に示すアンテナエレメント１０の寸法図である。
図５の形状において、弧部を有する形状部分１０ａの長軸長ａと矩形形状部分１０ｂの縦の長さｂとは、ほぼ同じ長さとする。そして、弧部を有する形状部分１０ａの短軸長ｃと長軸長ａの関係は、「ａ／２≦ｃ＜ａ」を満たすようにする。また、弧部を有する形状部分１０ａの短軸長ｃと矩形形状部分１０ｂの横の長さｄとは、ほぼ同じ長さとする。
【００２３】
図６の形状において、弧部を有する形状部分１０ａの短軸長ａと矩形形状部分１０ｂの縦の長さｂとは、ほぼ同じ長さとする。そして、弧部を有する形状部分１０ａの長軸長ｃと短軸長ａの関係は、「ａ＜ｃ≦２ａ」を満たすようにする。また、弧部を有する形状部分１０ａの長軸長ｃと矩形形状部分１０ｂの横の長さｄとは、ほぼ同じ長さとする。
【００２４】
図７は、本発明によるＶＳＷＲ特性の改善効果を示すためのシミュレーション結果が示されているグラフである。
図７において、波形Ａは、図１に示される本発明に係るアンテナのアンテナエレメント１が図８（ａ）に示されるように地板と平行に設けられた場合のＶＳＷＲ特性のシミュレーション結果である。波形Ｂは、図９に示される半円形状のアンテナエレメント１０００が図８（ｂ）に示されるように地板と平行に設けられた場合のＶＳＷＲ特性のシミュレーション結果である。本シミュレーション条件は、図８（ａ），（ｂ）にそれぞれ示されている。アンテナエレメント１の半円形状部分の直径は、最低共振周波数（ｆ）の波長λに対して、約０．１６λであり、矩形状部分の横の長さは約０．０８λである。アンテナエレメント１０００の半径は約０．０８λ（つまり、直径は約０．１６λ）である。また、地板３は、一辺が約０．６７λの正方形である。
【００２５】
図７から明らかなように、本発明に係るアンテナのＶＳＷＲ特性の波形Ａは、半円形状のアンテナエレメント１０００から成るアンテナのＶＳＷＲ特性の波形Ｂに比べるとＶＳＷＲ特性は改善されている。最低共振周波数は本発明の方が低くなっており、且つ、他の周波数領域ではＶＳＷＲに大きな劣化は見られない。図９のアンテナの最低共振周波数をｆとすると、図１の本発明のアンテナの最低共振周波数は、約０．９５ｆとなっている。
【００２６】
上述したように第１の実施形態によれば、更なるＶＳＷＲ特性の向上を図ることができる。
【００２７】
図１０、図１１は、第１の実施形態の変形例を示す図である。
図１０には、矩形形状部分１ｂのサイズの例が示されている。図１０（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示されるように、矩形形状部分１ｂの縦の長さｂは、「０＜ｂ≦１．５ａ」を満たす範囲内で変更可能である。また、矩形形状部分１ｂの横の長さｄは、「０＜ｄ≦１．５ｃ」を満たす範囲内で変更可能である。これらは、所望のＶＳＷＲ特性に基づき、適宜変更すればよい。
【００２８】
図１１には、矩形形状部分１ｂの形状の変更例が示されている。
図１１（ａ）に示されるように、矩形形状部分１ｂにスリットを設けてもよい。スリットの個数や配置は、所望のＶＳＷＲ特性に基づき、適宜変更すればよい。
【００２９】
また、図１１（ｂ）に示されるように、矩形形状部分は多段構成であってもよい。図１１（ｂ）の例では、矩形形状部分１ｂ、１ｂ＿１により二段に構成されている。それら矩形形状部分１ｂ、１ｂ＿１の縦の長さｂ'、ｂ''は、「０＜ｂ'＋ｂ''≦１．５ａ」を満たす範囲内で変更可能である。また、矩形形状部分１ｂ＿１の横の長さｄ'は、「０＜ｄ'≦１．５ｃ」を満たす範囲内で変更可能である。これらは、所望のＶＳＷＲ特性に基づき、適宜変更すればよい。
【００３０】
上記した変形により、ＶＳＷＲ特性の調整が可能となる。
【００３１】
次に、第２の実施形態を説明する。
図１２、図１３、図１４は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。図１２、図１３、図１４にそれぞれ示されるように、本実施形態においては、上記した第１の実施形態に係るアンテナエレメントに対して、導体板からなる矩形状の付帯部分（矩形状部分１００）が追加されている。
【００３２】
図１２において、上記図４のアンテナエレメントに追加される矩形状部分１００の最大寸法は、縦の長さが「ａ＋ｂ」、横の長さが「ｃ／２」とする。
図１３において、上記図５のアンテナエレメントに追加される矩形状部分１００の最大寸法は、縦の長さが「ａ＋ｂ」、横の長さが「ｃ／２」とする。
図１４において、上記図６のアンテナエレメントに追加される矩形状部分１００の最大寸法は、縦の長さが「ａ＋ｂ」、横の長さが「ｃ／２」とする。
【００３３】
図１５は、第２の実施形態によるＶＳＷＲ特性の改善効果を示すためのシミュレーション結果が示されているグラフである。
図１５において、波形Ａは、上記図７と同様に、図１に示される第１の実施形態に係るアンテナのシミュレーション結果である。波形Ｃは、該波形Ａに係るアンテナエレメントに対して、図１２に示される矩形状の付帯部分（矩形状部分１００）を追加した場合のシミュレーション結果である。図１５から明らかなように、第２の実施形態により、広帯域にわたってＶＳＷＲ特性が改善されている。
【００３４】
図１６、図１７は、第２の実施形態の変形例を示す図である。
図１６、図１７には、追加する付帯部分の変形例が示されている。図１６に示されるように、追加する付帯部分を半楕円形状（半楕円形状部分１００ａ）としてもよい。或いは、追加する付帯部分は半円形状であってもよい。
また、図１７に示されるように、追加する付帯部分にスリットを設けてもよい。図１７の例では矩形状部分１００に２つのスリットが設けられている。
【００３５】
このように、追加する付帯部分の形状は、上記した縦の長さが「ａ＋ｂ」、横の長さが「ｃ／２」である矩形状の範囲内で、所望のＶＳＷＲ特性に基づき、適宜変更することができる。
【００３６】
上述したように第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態に係るアンテナエレメント（主部分）に付帯部分を追加することにより、更なるＶＳＷＲ特性の向上を図ることができる。
【００３７】
次に、第３の実施形態を説明する。
図１８、図１９、図２０は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。本実施形態においては、アンテナエレメントが直方体の面に這うように折り曲げられている。なお、図２１では、説明の便宜上、折り曲げ方が分かりやすいように、折り曲げの型である直方体（幅Ｗ、高さＨ、厚さＴ）を図示している。
【００３８】
図１８、図１９、図２０には、折り曲げ方の例がそれぞれ示されている。
図１８の例では、アンテナエレメント１は、弧側が直方体の側面側に折り曲げられている。図１９の例では、アンテナエレメント１は、矩形状部分が直方体の上面側に折り曲げられている。図２０の例では、アンテナエレメント１は、直径側が直方体の側面側に折り曲げられている。
【００３９】
アンテナとして構成するときには、上記折り曲げられたアンテナエレメント１が、例えば図１のアンテナエレメント１の代わりに使用される。これにより、アンテナが小型化される。
【００４０】
図２２〜図２５は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための寸法図である。
図２２、図２３は、上記図１のアンテナエレメントに係る寸法図である。
半径ａの扇形形状部分の中心角部を直方体正面の左へりの中央に位置するように配置させ、直方体の幅をＷ、高さをＨ、厚さをＴとすると、次の（１）〜（３）式の条件を満足する直方体を折り曲げの型として用いる。図２２の例は、直方体の寸法が（４）式の場合である。
【００４１】
【数１】
2006174059.tif 000003
【００４２】
【数２】
2006174059.tif 000004
【００４３】
また、図２３において、図２３（ａ）から（ｂ）のように、扇形形状部分の中心角部が上下方向にβ移動した位置に扇形形状部分をずらして折り曲げる場合、直方体の高さＨ'は「Ｈ'≧Ｈ＋β」を満足するようにする。
【００４４】
図２４、図２５は、上記図２のアンテナエレメントに係る寸法図である。
弧部を有する形状部分の中心角部を直方体正面の左へりの中央に位置するように配置させ、直方体の幅をＷ、高さをＨ、厚さをＴとすると、次の（５）〜（７）式の条件を満足する直方体を折り曲げの型として用いる。図２４の例は、直方体の寸法が（８）式の場合である。
【００４５】
【数３】
2006174059.tif 000005
【００４６】
【数４】
2006174059.tif 000006
【００４７】
また、図２５において、図２５（ａ）から（ｂ）のように、弧部を有する形状部分の中心角部が上下方向にβ移動した位置に該形状部分をずらして折り曲げる場合、直方体の高さＨ'は「Ｈ'≧Ｈ＋β」を満足するようにする。
【００４８】
図２６、図２７、図２８は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いる他のアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
図２６には、上記図１６のアンテナエレメントの折り曲げ方の例が示されている。この例では、アンテナエレメントの付帯部分が直方体の側面側に折り曲げられている。
【００４９】
図２７には、上記図１２のアンテナエレメントの折り曲げ方の例が示されている。この例では、アンテナエレメントの主部分および付帯部分がそれぞれに直方体の側面側に折り曲げられている。
【００５０】
図２８には、上記図１７のアンテナエレメントの折り曲げ方の例が示されている。この例では、アンテナエレメントの主部分の矩形状部分が直方体の上面側に、また、スリット入りの付帯部分が直方体の側面側に、それぞれ折り曲げられている。
【００５１】
なお、上記直方体を誘電体を用いて構成し、該直方体形状の誘電体表面に這わせてアンテナエレメントを折り曲げるようにしてもよい。これにより、アンテナエレメントは直方体形状の誘電体上に形成される。この結果、ＶＳＷＲ特性を改善することができる。なお、誘電体には、例えばセラミック素材を使用する。
【００５２】
また、アンテナエレメントをアンテナ基板に固定するためのパッドを誘電体に設けることは適宜可能である。また、給電用電極をアンテナエレメントに設けることは適宜可能である。図２９は、固定用パッド及び給電用電極の構成例を示す図である。図２９に示されるように、誘電体２００上に固定用パッドが設けられている。固定用パッドの個数や配置は適宜変更すればよい。また、アンテナエレメント１には給電用電極が設けられている。給電用電極は、アンテナエレメント１の直径線の一端に設けられる。
【００５３】
図３０は、本発明のアンテナに使用するアンテナエレメントの他の実施例を説明するための側面図である。図３０に示されるように、アンテナエレメント１において、弧部は３辺以上の直線で近似するようにしてもよい。図３０の例では、アンテナエレメント１は、弧部を３辺の直線によって近似した形状部分１ａ'と矩形形状部分１ｂとを有している。
【００５４】
図３１は、本発明に係るダイポール構造のアンテナの概略構成を示す図である。図３１に示されるように、アンテナエレメントを用いてダイポール構造に組み立てている。なお、ダイポールアンテナにはクロスダイポールと呼ばれるものも含まれる。図３１の例では、上記図１のアンテナエレメント１を２つ用いてダイポール構造に組み立てている。そして、図３１（ａ）の例では双方のアンテナエレメント１が同じ向きに、図３１（ｂ）の例では双方のアンテナエレメント１が反対向きに、それぞれ配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナの概略構成を示す側面図である。
【図２】第１の実施形態に係るアンテナの変形例の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係るアンテナエレメントと地板との配置関係を説明するための図である。
【図４】図１に示すアンテナエレメント１の寸法図である。
【図５】図２に示すアンテナエレメント１０の寸法図である。
【図６】図２に示すアンテナエレメント１０の寸法図である。
【図７】本発明によるＶＳＷＲ特性の改善効果を示すためのシミュレーション結果が示されているグラフである。
【図８】図７に係るシミュレーション条件を示す図である。
【図９】半円形状のアンテナエレメント１０００を用いたアンテナの側面図である。
【図１０】第１の実施形態の変形例を示す図である。
【図１１】第１の実施形態の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図１５】第２の実施形態によるＶＳＷＲ特性の改善効果を示すためのシミュレーション結果が示されているグラフである。
【図１６】第２の実施形態の変形例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態の変形例を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る折り曲げの型となる直方体の寸法図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための寸法図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための寸法図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための寸法図である。
【図２５】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いるアンテナエレメントの構成を説明するための寸法図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いる他のアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図２７】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いる他のアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図２８】本発明の第３の実施形態に係るアンテナに用いる他のアンテナエレメントの構成を説明するための図である。
【図２９】固定用パッド及び給電用電極の構成例を示す図である。
【図３０】本発明のアンテナに使用するアンテナエレメントの他の実施例を説明するための側面図である。
【図３１】本発明に係るダイポール構造のアンテナの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１０…アンテナエレメント、１ａ…扇形形状部分（弧部を有する形状部分）、１ｂ，１０ｂ…矩形形状部分、１０ａ…弧部を有する形状部分、１００…矩形状の付帯部分、１００ａ…半楕円形状の付帯部分、２…給電部、３…地板、２００…誘電体。
【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】
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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】
2006174059.tif 000021
【図１６】
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【図１７】
2006174059.tif 000023
【図１８】
2006174059.tif 000024
【図１９】
2006174059.tif 000025
【図２０】
2006174059.tif 000026
【図２１】
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【図２２】
2006174059.tif 000028
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2006174059.tif 000031
【図２６】
2006174059.tif 000032
【図２７】
2006174059.tif 000033
【図２８】
2006174059.tif 000034
【図２９】
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【図３０】
2006174059.tif 000036
【図３１】
2006174059.tif 000037