(57)【要約】【課題】  簡単な構造で、小型かつ広帯域なアンテナおよび該アンテナを用いた情報通信機器を提供すること。【解決手段】  本発明のアンテナは、接地導体１と概略円錐状の放射素子２とで構成され、同軸線路３の信号線４を介して給電される。放射素子２の形状は、放射素子２の側面と中心軸とがなす角度が放射素子２の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有しており、これらの角度はθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有している（図示の場合はθ１＝３１．４°、θ２＝０°、θ３＝２２．４°）。接地導体１および放射素子２は、銅を主たる材料として構成されている。放射素子の形状は概略的に上記角度の関係を満たす限り様々な変更が可能であり、円錐状でなく、多角錐、非回転体形状（楕円錐状）、平板、線状などで構成してもよい。また、材料は誘電体に金属を被覆した構造でもよい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体と、頂部から底部に向けて径が増加する円錐状の放射素子とで構成され、該放射素子の頂部を該接地導体に対向させたアンテナにおいて、前記放射素子の形状は、該放射素子の側面と中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
接地導体と、頂部から底部に向けて径が増加する多角錐状の放射素子とで構成され、該放射素子の頂部を該接地導体に対向させたアンテナにおいて、該放射素子の形状は、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
接地導体と、頂部から底部に向けて径が増加する非回転体形状の放射素子とで構成され、該放射素子の頂部を該接地導体に対向させたアンテナにおいて、該放射素子の形状は、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の形状が楕円錐状であることを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記放射素子はθ１からθ２またはθ２からθ３へ滑らかに角度が変化する形状であることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記放射素子の側面と前記放射素子の中心軸とがなす角度が前記放射素子の頂部から底部に向けて多段階に変化する形状であり、前記放射素子の側面の包絡線と前記放射素子の中心軸とがなす角度が、前記放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記接地導体の形状が、円錐状または多角錐状または楕円錐状であり、前記接地導体の頂部を前記放射素子の頂部に対向させた構成であることを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項７に記載のアンテナにおいて、前記接地導体の形状は、前記接地導体の側面と前記接地導体の中心軸とがなす角度が前記接地導体の頂部から底部に向けてθ４、θ５、θ６となる領域を有し、これらの角度がθ４＞θ５かつθ５＜θ６の関係を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
接地導体と、頂部から底部に向けて幅が増加する平板状の放射素子とで構成され、該放射素子の頂部を該接地導体に対向させたアンテナにおいて、該放射素子の形状は、該放射素子の側辺と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１０】
二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第１導体平板および第２導体平板とで構成されるボウタイアンテナにおいて、第１導体平板または第２導体平板の形状は、該導体平板の側辺と該導体平板の中心軸とがなす角度が該導体平板の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体を線状導体により構成したことを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記放射素子の周囲を誘電体部材で覆ったことを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体の構造が、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造であることを特徴とするアンテナ。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体の構造が、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造であり、前記誘電体の構造が中空であることを特徴とするアンテナ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載のアンテナを具備したことを特徴とする情報通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信機器、小型情報端末、その他の無線装置などを含む情報通信機器に利用可能なアンテナ技術に係り、より詳細には、広帯域で送受信が可能であり、低い周波数帯で使用可能で、かつ小型で軽量なアンテナおよび該アンテナを用いた情報通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術の飛躍的な発展に伴い、無線技術を利用した製品が広く普及し始めている。移動体通信端末などの無線機器では、機器の小型化に伴ってアンテナの小型化が強く求められている。
【０００３】
また、複数の通信方式への対応やＵＷＢ(ウルトラワイドバンド)のような広帯域伝送への対応のためにも広帯域かつ小型なアンテナの開発が期待されている。
【０００４】
図１６は、従来のディスコーンアンテナの構成を示したものである。ディスコーンアンテナ（Discone Antenna）は、円盤状（ディスク状）の地板（接地導体）１０１と、円錐状（コーン状）の放射素子１０２から構成されるモノポールアンテナである。
【０００５】
理想的なディスコーンアンテナは、無限大の大きさを持ち、周波数依存性を持たないものであるが、現実のディスコーンアンテナは有限の大きさをもつため、動作波長の上限が放射素子の長さの4倍程度に制限される。
【０００６】
このような接地導体と放射素子とで構成される水平面内無指向性アンテナにおいて広帯域化を図った従来例を以下に説明する。
【０００７】
図１７は、特開平０９−０８３２３８号公報（特許文献１）に開示されたアンテナを示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は側面図である。
【０００８】
このアンテナは、円錐基体１１１の周面に沿ってスパイラル状導電素子１１２（１１２ａ，１１２ｂ）が形成されたスカート部１１０と、このスカート部１１０の頂部近傍に配置された平面基体１２１の平面上にメアンダ状導電素子１２２が形成されたトップロード部１２０とを備えている。給電線１３０から給電される。
【０００９】
このアンテナでは、平面基体１２１に形成されたメアンダ状導電素子１２２が比較的幅広な帯状の形態であること、複数のメアンダラインの存在により多共振となし得ること、等の理由に基づいて広帯域化が図られている。
【００１０】
また、スカート部１１０に形成されたスパイラル状導電素子１１２（１１２ａ，１１２ｂ）により、見かけよりも長い電気長を実現できることから、従来のディスコーンアンテナと比較して小型に形成できることを特徴としている。
【００１１】
しかしながら、該アンテナでは基体上にメアンダ状あるいはスパイラル状の導体パターンを形成する必要があり、広帯域化に伴って導体パターンを高密度化する必要があるため、構造が複雑となってしまう。
【００１２】
また、図１８は、特開平０９−１５３７２７号公報（特許文献２）に開示されたアンテナを示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は底面図である。
【００１３】
このアンテナは、同軸接栓１４２を用いて放射素子の外周面が半楕円回転体形または半球形の導体１４４の頂部を反射板となる金属製の平面地板１４３に取り付けた構成を有する。
【００１４】
このアンテナでは、放射素子を半楕円回転体形または半球形の形状にすることにより、小型化および広帯域化を図っている。しかしながら、さらに広帯域化してより低い周波数で使用可能とするためにはアンテナを大型化しなくてはならない。
【００１５】
上述のように従来のアンテナでは、広帯域化を図ろうとするとアンテナ構造が複雑となったり、より低い周波数帯で使用可能とするためには、アンテナを大型化する必要があった。
【００１６】
【特許文献１】特開平０９−０８３２３８号公報
【特許文献２】特開平０９−１５３７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で、小型かつ広帯域なアンテナおよび該アンテナを用いた情報通信機器を提供することを目的としている。以下、請求項毎の目的を具体的に述べる。
【００１８】
請求項１〜１０記載の発明では、アンテナの使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化させてアンテナの小型化を可能とすることを目的としている。
【００１９】
請求項１１記載の発明では、請求項１〜１０の発明の効果を実現するとともに、アンテナの重量を軽量化することを目的としている。
【００２０】
請求項１２記載の発明では、アンテナの使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させてアンテナの小型化を可能とするとともに、放射素子の耐衝撃性を向上することを目的としている。
【００２１】
請求項１３〜１４記載の発明では、アンテナの重量を軽量化し、低コストで製造可能とすることを目的としている。
【００２２】
請求項１５記載の発明では、本発明のアンテナを具備した小型で利便性の高い情報通信機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のアンテナは次のような構成を採用した。以下、請求項毎の構成を述べる。
【００２４】
請求項１に記載の発明では、接地導体と、円錐状の放射素子とで構成されるアンテナにおいて、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成とした。
【００２５】
請求項２に記載の発明では、接地導体と、多角錐状の放射素子とで構成されるアンテナにおいて、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成とした。
【００２６】
請求項３に記載の発明では、接地導体と、非回転体形状の放射素子とで構成されるアンテナにおいて、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成とした。
【００２７】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の形状を楕円錐状とした。
【００２８】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の形状を、θ１からθ２またはθ２からθ３へ滑らかに角度が変化する形状とした。
【００２９】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜４に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の側面と前記放射素子の中心軸とがなす角度が前記放射素子の頂部から底部に向けて多段階に変化する形状とし、前記放射素子の側面の包絡線と前記放射素子の中心軸とがなす角度を、前記放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する形状とした。
【００３０】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６に記載のアンテナにおいて、前記接地導体の形状を、円錐状または多角錐状または楕円錐状とし、前記接地導体の頂部を前記放射素子の頂部に対向させた構成とした。
【００３１】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載のアンテナにおいて、前記接地導体の形状を、前記接地導体の側面と前記接地導体の中心軸とがなす角度が前記接地導体の頂部から底部に向けてθ４、θ５、θ６となる領域を有し、これらの角度がθ４＞θ５かつθ５＜θ６の関係を有する形状とした。
【００３２】
請求項９に記載の発明では、接地導体と、頂部から底部に向けて幅が増加する平板状の放射素子とで構成され、該放射素子の頂部を該接地導体に対向させたアンテナにおいて、該放射素子の形状を、該放射素子の側辺と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する形状とした。
【００３３】
請求項１０に記載の発明では、二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第１導体平板および第２導体平板とで構成されるボウタイアンテナにおいて、第１導体平板または第２導体平板の形状を、該導体平板の側辺と該導体平板の中心軸とがなす角度が該導体平板の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持つ形状とした。
【００３４】
請求項１１に記載の発明では、請求項１〜１０に記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体を線状導体により構成した。
【００３５】
請求項１２に記載の発明では、請求項１〜１１に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の周囲を誘電体部材で覆った。
【００３６】
請求項１３に記載の発明では、請求項１〜１２に記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体の構造を、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造とした。
【００３７】
請求項１４に記載の発明では、請求項１〜１２に記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体の構造を、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造とし、前記誘電体の構造を中空とした。
【００３８】
請求項１５に記載の発明では、請求項１〜１４に記載のアンテナを情報通信機器に具備した。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、簡単な構造で、小型かつ広帯域なアンテナおよび該アンテナを用いた情報通信機器を実現することができる。以下、請求項毎の効果を具体的に述べる。
【００４０】
請求項１記載の発明によれば、接地導体と、円錐状の放射素子とで構成されるアンテナにおいて、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、接地導体と、多角錐状の放射素子とで構成されるアンテナにおいて、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４２】
請求項３記載の発明によれば、接地導体と、非回転体形状の放射素子とで構成されるアンテナにおいて、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４３】
請求項４記載の発明によれば、請求項３に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の形状を楕円錐状としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４４】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の形状を、θ１からθ２またはθ２からθ３へ滑らかに角度が変化する形状としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４５】
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜４に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の側面と前記放射素子の中心軸とがなす角度を前記放射素子の頂部から底部に向けて多段階に変化する形状とし、前記放射素子の側面の包絡線と前記放射素子の中心軸とがなす角度が前記放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４６】
請求項７記載の発明によれば、請求項１〜６に記載のアンテナにおいて、前記接地導体の形状を、円錐状または多角錐状または楕円錐状としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４７】
請求項８記載の発明によれば、請求項７に記載のアンテナにおいて、前記接地導体の側面と前記接地導体の中心軸とがなす角度が前記接地導体の頂部から底部に向けてθ４、θ５、θ６となる領域を有し、これらの角度がθ４＞θ５かつθ５＜θ６の関係を有する構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４８】
請求項９記載の発明によれば、接地導体と、頂部から底部に向けて幅が増加する平板状の放射素子とで構成され、該放射素子の頂部を該接地導体に対向させたアンテナにおいて、該放射素子の側辺と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００４９】
請求項１０記載の発明によれば、二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第１導体平板および第２導体平板とで構成されるボウタイアンテナにおいて、該導体平板の側辺と該導体平板の中心軸とがなす角度が該導体平板の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有し、これらの角度がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。
【００５０】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１〜１０に記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体を線状導体によって構成したことにより、請求項１〜１０の発明の効果を実現するとともに、アンテナの重量を軽量化すること可能となる。
【００５１】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１〜１１に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の周囲を誘電体部材で覆ったことにより、電磁波の伝播波長を短縮し、アンテナの構造を複雑にすることなく、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させることが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。さらに、誘電体部材により放射素子を固定することができるので放射素子の耐衝撃性の向上に有効である。
【００５２】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１〜１２に記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体の構造を、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造としたことにより、アンテナの重量を軽量化し、低コストで製造可能となる。
【００５３】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１〜１２に記載のアンテナにおいて、前記放射素子または前記接地導体の構造を、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造とし、前記誘電体の構造が中空としたことにより、アンテナの重量を軽量化し、低コストで製造可能となる。
【００５４】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１〜１４に記載のアンテナを情報通信機器に具備することにより、小型で利便性の高い情報通信機器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００５６】
〔実施形態１〕
図１は本発明の実施形態１に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、接地導体１と概略円錐状の放射素子２とで構成されており、同軸線路３の信号線４を介して給電される。
【００５７】
本実施形態における放射素子２の形状は、該放射素子２の側面と該放射素子２の中心軸とがなす角度が該放射素子２の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝３１．４°、θ２＝０°、θ３＝２２．４°である。これらの角度は、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有しており、請求項１記載の要件を満たしている。本実施形態では、接地導体１および放射素子２は、銅を主たる材料として構成されている。
【００５８】
このような構成のアンテナの動作について説明する。
図２は、本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を示す図である。図中には、放射素子２の径および高さが本実施形態のアンテナに等しい従来のディスコーンアンテナ（θ１＝θ２＝θ３；図１６参照）のリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。
【００５９】
同図に示されるように、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数の下限は、従来のディスコーンアンテナの場合には９．０４ＧＨｚであるのに対し、本実施形態のアンテナの場合には４．１２ＧＨｚと低下している。
【００６０】
この実施形態からも明らかなように、本発明の特徴ある形状を有する放射素子（θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する）を用いることにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
【００６１】
また、本発明は、放射素子の表面形状が滑らかでなくても有効である。例えば、図３に実施形態１の変形例を示す。図３にはアンテナの放射素子の一部を拡大した図も示してある。
【００６２】
図３に示すように、細かく見たときに放射素子の表面形状が階段状であっても概略的な形状がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有している限り本発明の適用範囲であり、本発明の効果を得ることができる。
【００６３】
また、図４に示すように本発明のアンテナの放射素子を線状導体により構成した場合でも本発明の効果を得ることができるとともに、軽量化が可能となる。
【００６４】
また、図５に示すように本発明のアンテナの放射素子２の周囲を誘電体部材５によって覆うことにより、電磁波の伝播波長を短縮し、アンテナの構造を複雑にすることなく、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させることが可能となるため、アンテナの小型化に有効である。さらに、誘電体部材５により放射素子２を強固に固定することができるので放射素子の耐衝撃性が向上する効果もある。
【００６５】
〔実施形態２〕
図６は、本発明の実施形態２に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、接地導体（地板）１と円錐状の放射素子２ｃとで構成され、同軸線路３の信号線４を介して給電される。本実施形態における放射素子の形状は、上述した実施形態１に記載のアンテナの放射素子において、θ１とθ２およびθ２とθ３の角度変化部を滑らかな形状としたものである。
【００６６】
また、本実施形態における接地導体（地板）１および放射素子２ｃは、誘電体上に形成された金属膜により構成するようにしてもよい。このようにすることで、軽量化ができるとともに、低コストで製造可能である。
【００６７】
本実施形態のアンテナのように、放射素子形状の側面の角度変化部が滑らかな形状であっても概略的な形状がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有している限り本発明の適用範囲であり、実施形態１と同等の効果を得ることができる。
【００６８】
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
【００６９】
〔実施形態３〕
図７は、本発明の実施形態３に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、接地導体（地板）１１と円錐状の放射素子１２とで構成され、同軸線路１３の信号線１４を介して給電される。該放射素子１２の形状は、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けて多段階に変化する形状である。
【００７０】
図７に示した破線は放射素子の側面の包絡線であり、該放射素子の側面の包絡線と該放射素子の中心軸とのなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝４１．４°、θ２＝９．５°、θ３＝４５．１°である。
【００７１】
これらの角度は、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持っており、請求項６記載の要件を満たしている。本実施形態における接地導体（地板）１１および放射素子１２は、中空の誘電体上に形成された金属膜により構成するようにしてもよい。このようにすることで、軽量化ができるとともに、低コストで製造可能である。
【００７２】
次に、このような構成を有するアンテナの動作について説明する。
図８は、本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性である。図中には、放射素子の径および高さが本実施形態のアンテナに等しい従来のディスコーンアンテナ（θ１＝θ２＝θ３；図１６参照）のリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。
【００７３】
同図に示すように、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる最低周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には９．０４ＧＨｚであるのに対し、本実施形態のアンテナの場合には４．１２ＧＨｚと低下している。
【００７４】
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
【００７５】
〔実施形態４〕
図９は、本発明の実施形態４に係るアンテナの構成を示す断面図である。
本実施形態のアンテナは、接地導体２１と概略円錐状の放射素子２２とで構成されており、同軸線路２３の信号線２４を介して給電される。
【００７６】
本実施形態における放射素子２２の形状は、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝３４．２°、θ２＝−２８．６°、θ３＝２６．６°である。これは、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持っており、請求項１記載の要件を満たしている。本実施形態における接地導体（地板）２１および放射素子２２は、銅を主たる材料として構成されている。
【００７７】
次に、このような構成を有するアンテナの動作について説明する。
図１０は、本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を示す図である。図中には、放射素子の径および高さが本実施形態のアンテナに等しい従来のディスコーンアンテナ（θ１＝θ２＝θ３；図１６参照）のリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。
【００７８】
リターンロスが−１０ｄＢ以下となる最低周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には９．０４ＧＨｚであるのに対し、本実施形態のアンテナの場合には４．２９ＧＨｚと低下している。
【００７９】
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
【００８０】
〔実施形態５〕
図１１は、本発明の実施形態５に係るアンテナの構成を示す断面図および放射素子の上面図である。本実施形態のアンテナは、接地導体（地板）３１と八角錐状の放射素子３２とで構成され、同軸線路の信号線３４を介して給電されている。
【００８１】
本実施形態における放射素子の形状は、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝３１．４°、θ２＝０°、θ３＝２２．４°である。これは、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持っており、請求項２記載の要件を満たしている。本実施形態における接地導体（地板）３１および放射素子３２は、銅を主たる材料として構成されている。
【００８２】
本実施形態のアンテナのように、放射素子の形状が多角錐状の場合であっても、概略的な形状がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有している限り本発明の適用範囲であり、上述した実施形態１〜４に示した概略円錐状放射素子の場合と同等の効果を得ることができる。
【００８３】
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
【００８４】
〔実施形態６〕
図１２は、本発明の実施形態６に係るアンテナの構成を示す断面図および放射素子の上面図である。
【００８５】
本実施形態のアンテナは、接地導体（地板）４１と楕円錐状の放射素子４２とで構成され、同軸線路４３の信号線４４を介して給電されている。
【００８６】
本実施形態における放射素子の形状は、放射素子の長軸方向の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝３１．４°、θ２＝０°、θ３＝２２．４°である。これは、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持っており、請求項３記載の要件を満たしている。本実施形態における接地導体（地板）４１および放射素子４２は、銅を主たる材料として構成されている。
【００８７】
本実施形態のアンテナのように、放射素子の形状が楕円錐のような非回転体の場合であっても、概略的な形状がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有している限り本発明の適用範囲であり、上述した実施形態１〜４に示した概略円錐状放射素子の場合と同等の効果を得ることができる。
【００８８】
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
【００８９】
〔実施形態７〕
図１３は、本発明の実施形態７に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、概略円錐状の接地導体５１と概略円錐状の放射素子５２とで構成され、同軸線路５３の信号線５４を介して給電されている。
【００９０】
本実施形態における放射素子の形状は、該放射素子の側面と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝３１．４°、θ２＝０°、θ３＝２２．４°である。これは、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持っており、請求項１記載の要件を満たしている。
【００９１】
本実施形態における接地導体の形状は、該接地導体の側面と該接地導体の中心軸とがなす角度が該接地導体の頂部から底部に向けてθ４、θ５、θ６となる領域を有している。ここで、θ４＝３１．４°、θ５＝０°、θ６＝２２．４°である。これは、θ４＞θ５かつθ５＜θ６の関係を持っており、請求項８記載の要件を満たしている。本実施形態における接地導体（地板）５１および放射素子５２は、銅を主たる材料として構成されている。
【００９２】
本実施形態のアンテナのような構成とすることにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができ、アンテナの小型化が可能となる。
【００９３】
〔実施形態８〕
図１４は、本発明の実施形態８に係るアンテナの構成を示す断面図である。
本実施形態のアンテナは、接地導体（地板）６１と平板状の放射素子６２とで構成され、同軸線路６３の信号線６４によって給電されている。
【００９４】
本実施形態における平板状の放射素子６２の形状は、該放射素子の側辺と該放射素子の中心軸とがなす角度が該放射素子の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝３１．４°、θ２＝０°、θ３＝２２．４°である。これらの角度は、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持っており、請求項９記載の要件を満たしている。本実施形態における接地導体（地板）６１および平板状の放射素子６２は、銅を主たる材料として構成されている。
【００９５】
本実施形態のアンテナのような構成とすることにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができ、アンテナの小型化が可能となる。
【００９６】
尚、本実施形態では接地導体（地板）６１の表面に対して垂直に平板状放射素子６２を対向させた構成について説明したが、接地導体（地板）６１と平板状の放射素子６２の配置を同一面内で対向させた構成（後述する図１５に示す実施形態９の第２導体平板を接地導体にした構成）とすることも可能である。
【００９７】
〔実施形態９〕
図１５は、本発明の実施形態９に係るアンテナの構成を示す断面図である。
本実施形態のアンテナは、第１導体平板７１および第２導体平板７２とで構成されており、ボウタイアンテナに類する。７３は給電部である。
【００９８】
本実施形態における第１導体平板７１の形状は該導体平板の側辺と該導体平板の中心軸とがなす角度が該導体平板の頂部から底部に向けてθ１、θ２、θ３となる領域を有している。ここで、θ１＝３１．４°、θ２＝０°、θ３＝２２．４°である。これらの角度は、θ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を持っており、請求項１０記載の要件を満たしている。第２導体平板７２の形状は、第１導体平板と同じ形状である。
【００９９】
本実施形態のアンテナのような構成とすることにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができ、アンテナの小型化が可能となる。
【０１００】
ここで、放射素子側面上の形状パラメータについて考察する。
本発明を適用したアンテナの放射素子形状は、図１９に示すように、放射素子側面上の３点の座標（ｘ１，ｚ１）、（ｘ２，ｚ２）、（ｘ３，ｚ３）を形状パラメータとして表現することができる。
【０１０１】
該アンテナの発明者は、電磁界解析によって得られるアンテナのリターンロスを評価値として最適化手法を用いることにより、前記形状パラメータを決定した。
【０１０２】
その結果として、放射素子側面の形状がθ１＞θ２かつθ２＜θ３の関係を有する構成としたときに、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することが可能であることを見出した。
【０１０３】
更に該アンテナの発明者は、前記形状パラメータ数を増加して形状自由度を高くした場合についても検討を行った。図２０、図２１にパラメータ数を４点、５点と増加したモデルを用いて、低周波側のリターンロスが低減されるように最適化された放射素子形状の一例をそれぞれ示す。
【０１０４】
該アンテナの放射素子の高さは１５ｍｍ、最大直径１３．２ｍｍとしている。図２０、図２１から明らかなように、パラメータ数を４点、５点と増加した場合においても、最適化で得られた放射素子形状はパラメータ数３点のモデル（図１９）と略同様な形状であり、本発明が適用された形状となっている。
【０１０５】
図２２に、形状パラメータ数を３点、４点、５点として設計したアンテナのリターンロス対周波数特性をそれぞれ示す。いずれの場合もほぼ同等な周波数特性を有しており、４．２GHz以上の周波数でリターンロスが−１０ｄＢ以下と優れた特性を示している。
【０１０６】
このように、形状パラメータ数を４点、５点と増加した場合でも形状パラメータ数３点の場合と略同様な放射素子形状が最適化手法により得られた。以上のことから、放射素子の形状パラメータ数を増加して形状自由度を高くした場合でも、本発明の放射素子形状が有効であることが示された。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態１〜８で示したアンテナを、移動体通信機器、小型情報端末、その他の無線装置などを含む情報通信機器に具備させることにより、小型で利便性の高い情報通信機器を提供することが可能である。
【０１０８】
尚、本発明は上記実施形態で提示した形状、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件によって限定されるものでは決してない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態１に係るアンテナの構成図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るアンテナのリターンロス対周波数特性を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るアンテナの構成の一部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るアンテナの構成図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るアンテナの構成図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るアンテナの構成図である。
【図７】本発明の実施形態３に係るアンテナの構成図である。
【図８】本発明の実施形態３に係るアンテナのリターンロス対周波数特性を示す図である。
【図９】本発明の実施形態４に係るアンテナの構成図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係るアンテナのリターンロス対周波数特性を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係るアンテナの構成図である。
【図１２】本発明の実施形態６に係るアンテナの構成図である。
【図１３】本発明の実施形態７に係るアンテナの構成図である。
【図１４】本発明の実施形態８に係るアンテナの構成図である。
【図１５】本発明の実施形態９に係るアンテナの構成図である。
【図１６】従来のディスコーンアンテナの構成図である。
【図１７】特開平０９−０８３２３８号公報に開示されたアンテナの構成図である。
【図１８】特開平０９−１５３７２７号公報に開示されたアンテナの構成図である。
【図１９】放射素子形状パラメータ数を３点として最適化したアンテナの構成図である。
【図２０】放射素子形状パラメータ数を４点として最適化したアンテナの構成図である。
【図２１】放射素子形状パラメータ数を５点として最適化したアンテナの構成図である。
【図２２】放射素子形状パラメータ数を３点、４点、５点として最適化したアンテナのリターンロス対周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１，１１，２１，３１，４１，５１，６１、１０１：接地導体（地板）
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１２，２２，３２，４２，５２，６２，１０２：放射素子
３，１３，２３，３３，４３，５３，６３，１０３：同軸線路
４，１４，２４，３４，４４，５４，６４，１０４：信号線
５：誘電体部材
７１：第１導体平板
７２：第２導体平板
７３：給電部
１１０：スカート部
１１１：円錐基体
１１２（１１２ａ，１１２ｂ）：スパイラル状導電素子
１２０：トップロード部
１２１：平面基体
１２２：メアンダ状導電素子
１３０：給電線
１４２：同軸接栓
１４３：平面地板
１４４：外周面が半楕円回転体形または半球形の導体
【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】
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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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