(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化と広帯域化を図ったアンテナ装置を提供する。【解決手段】誘電体基板の表面の矩形領域のうちの第１矩形領域１３Ａ内に形成されるアンテナエレメント１１と、前記矩形領域のうちの前記第１領域以外の領域である第２矩形領域１３Ｂ内に形成され、前記第１矩形領域と前記第２矩形領域との境界線に沿って近接する近接辺を有するグランドエレメント１２とを含むアンテナ装置であって、前記アンテナエレメントは、前記グランドエレメントの前記近接辺の一端側に近接する給電部１１Ｄと、前記給電部から前記第１領域の前記境界線の対向辺の近傍まで延伸する第１延伸部１１Ａと、前記第１延伸部の先端部から前記対向辺に沿う方向に延伸する第２延伸部１１Ｂと、前記第１延伸部の前記先端部から前記第１延伸部に対して前記第２延伸部とは逆方向に延伸するスタブ部１１Ｃとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の表面の矩形領域のうちの第１矩形領域内に形成されるアンテナエレメントと、前記矩形領域のうちの前記第１領域以外の領域である第２矩形領域内に形成され、前記第１矩形領域と前記第２矩形領域との境界線に沿って近接する近接辺を有するグランドエレメントとを含むアンテナ装置であって、
前記アンテナエレメントは、
前記グランドエレメントの前記近接辺の一端側に近接する給電部と、
前記給電部から前記第１領域の前記境界線の対向辺の近傍まで延伸する第１延伸部と、
前記第１延伸部の先端部から前記対向辺に沿う方向に延伸する第２延伸部と、
前記第１延伸部の前記先端部から前記第１延伸部に対して前記第２延伸部とは逆方向に延伸するスタブ部と
を有する、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第２延伸部は、逆Ｌ字型、Ｌ字型、逆Ｆ字型、Ｆ字型、又はミアンダ形状である、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１延伸部に挿入される整合素子を更に含む、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１延伸部に挿入される整合回路、又は減衰器をさらに含む、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記誘電体基板のうち、前記アンテナエレメントが形成される前記第１矩形領域の部分は、前記グランドエレメントが形成される前記第２矩形領域の部分に対して起立している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノポール型のアンテナ装置は、アンテナエレメントの長さが使用周波数における波長λの１／４の長さで足りるため、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、オーディオ機器等の小型の電子通信機器におけるデータ通信に利用されている。
【０００３】
大容量通信を行えるアンテナ装置は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．１として規格されている２．４ＧＨｚ帯域のBlue Tooth（登録商標）や、ＩＥＥＥ８０２．１１として規格されている無線ＬＡＮ（Local Area Network）等に用いられている。
【０００４】
近年の情報量の増大に伴い、モノポール型のアンテナ装置においては、小型化と広帯域化を図るために種々の工夫が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９２５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のモノポール型のアンテナ装置は、小型化と通信帯域の広帯域化が十分ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、小型化と広帯域化を図ったアンテナ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】
【０００８】
本発明の一局面のアンテナ装置は、誘電体基板の表面の矩形領域のうちの第１矩形領域内に形成されるアンテナエレメントと、前記矩形領域のうちの前記第１領域以外の領域である第２矩形領域内に形成され、前記第１矩形領域と前記第２矩形領域との境界線に沿って近接する近接辺を有するグランドエレメントとを含むアンテナ装置であって、前記アンテナエレメントは、前記グランドエレメントの前記近接辺の一端側に近接する給電部と、前記給電部から前記第１領域の前記境界線の対向辺の近傍まで延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部の先端部から前記対向辺に沿う方向に延伸する第２延伸部と、前記第１延伸部の前記先端部から前記第１延伸部に対して前記第２延伸部とは逆方向に延伸するスタブ部とを有する。
【０００９】
また、前記第２延伸部は、逆Ｌ字型、Ｌ字型、逆Ｆ字型、Ｆ字型、又はミアンダ形状であってもよい。
【００１０】
また、前記第１延伸部に挿入される整合素子を更に含んでもよい。
【００１１】
また、前記第１延伸部に挿入される整合回路、又は減衰器をさらに含んでもよい。
【００１２】
また、前記誘電体基板のうち、前記アンテナエレメントが形成される前記第１矩形領域の部分は、前記グランドエレメントが形成される前記第２矩形領域の部分に対して起立していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型化と広帯域化を図ったアンテナ装置を提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１のアンテナ装置を示す平面図である。
【図２】（Ａ）は、実施の形態１のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性、（Ｂ）は指向性、（Ｃ）は、使用周波数と利得の最高値及び平均値を示す表である。
【図３】（Ａ）は、実施の形態１のアンテナ装置１０に通信モジュール１００を実装した状態を示す平面図であり、（Ｂ）は側面図である
【図４】実施の形態２のアンテナ装置２０の構成を示す平面図である。
【図５】（Ａ）は、実施の形態２のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性、（Ｂ）は指向性、（Ｃ）は、使用周波数と利得の最高値及び平均値を示す表である。
【図６】実施の形態３のアンテナ装置３０を示す平面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態３のアンテナ装置３０の回路図である。
【図８】（Ａ）は、実施の形態４のアンテナ装置４０を示す平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１のアンテナ装置を示す平面図である。
【００１７】
実施の形態１のアンテナ装置１０は、アンテナエレメント１１と、グランドエレメント１２とを有する。アンテナエレメント１１とグランドエレメント１２とは、基板１３の同一面上に形成される平板状の部材であり、例えば、銅箔によって構成される。基板１３は、例えば、ガラスエポキシ製のＦＲ４基板であればよい。
【００１８】
アンテナエレメント１１は、第１延伸部としての直線部１１Ａと、平面視で逆Ｌ字型の第２延伸部としての逆Ｌ字型部１１Ｂと、スタブ１１Ｃとを有する。アンテナエレメント１１は、基板１３の表面の第１矩形領域１３Ａ内に形成されている。
【００１９】
グランドエレメント１２は、平面視で長方形であり、基板１３の表面の第２矩形領域１３Ｂ内に形成されている。第２矩形領域１３Ｂは、基板１３の表面から第１矩形領域１３Ａを除いた残りの矩形状の領域である。
【００２０】
グランドエレメント１２は、第１矩形領域１３Ａと第２矩形領域１３Ｂとの境界線に沿って近接する近接辺１２Ａを有する。
【００２１】
アンテナエレメント１１の直線部１１Ａは、近接辺１２Ａに近接する一端側に給電部１１Ｄを有する。この給電部１１Ｄには、図示しない外部電源から電力が供給される。直線部１１Ａの他端側（図中上端側）には、逆Ｌ字型部１１Ｂが接続されている。逆Ｌ字型部１１Ｂは、直線部１１Ａの他端１１Ｅから第１矩形領域１３Ａの辺に沿って折れ曲がり、その先端は近接辺１２Ａの右端に近接している。
【００２２】
スタブ部１１Ｃは、直線部１１Ａの他端１１Ｅから図中左側に（すなわち、逆Ｌ字型部１１Ｂとは逆方向に）延伸し、第１矩形領域１３Ａの左側の辺に近接している。
【００２３】
ここで、アンテナエレメント１１は、例えば、直線部１１Ａと逆Ｌ字型部１１Ｂとを合わせた長さを約１５ｍｍに設定すればよい。また、アンテナエレメント１１の厚さは、例えば、０．１（ｍｍ）程度であればよい。また、説明の便宜上、図１には長方形のグランドエレメント１２を示すが、グランドエレメント１２は、通信モジュール等を実装するために、第２矩形領域１３Ｂの内部で任意のパターンにパターニングされていてよい。
【００２４】
アンテナ装置１０には、例えば、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ程度の高周波電圧が印加される。
【００２５】
図２（Ａ）は、実施の形態１のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性、図２（Ｂ）は指向性、図２（Ｃ）は、使用周波数と利得の最高値及び平均値を示す表である。
【００２６】
図２（Ａ）のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性に示されている通り、アンテナ装置１０は、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚの間で約２．２〜約２．３程度の良好なＶＳＷＲを示すことが分かった。これは、反射が少ないことを表しており、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚの間の通信には適することが分かる。
【００２７】
図２（Ｂ）の指向性に示すように、２．４ＧＨｚ、２．４５ＧＨｚ、２．５ＧＨｚのそれぞれの場合において、約−１０ｄＢｉ程度の値が均等に得られており、指向性が良好であることが分かる。
【００２８】
図２（Ｃ）に示すように、利得の最高値は、２．４ＧＨｚで−４．７ｄＢｉ、２．４５ＧＨｚで−７．５ｄＢｉ、２．５ＧＨｚで−６．２ｄＢｉとなり、２．４ＧＨｚの場合が最も高い値が得られた。また、利得の平均値は、２．４ＧＨｚで−９．６ｄＢｉ、２．４５ＧＨｚで−１０．６ｄＢｉ、２．５ＧＨｚで−１１．３ｄＢｉとなり、２．４ＧＨｚの場合が最も高い値が得られた。
【００２９】
特に図２（Ｂ）の指向性から分かるように、利得が極端に落ち込む方向は極めて少なく、ヌル点が少ない指向性の良いアンテナ装置１０を提供できることが確認できた。
【００３０】
図３（Ａ）は、実施の形態１のアンテナ装置１０に通信モジュール１００を実装した状態を示す平面図であり、図３（Ｂ）は側面図である。
【００３１】
アンテナエレメント１１の給電部１１Ｄ（図１参照）は、通信モジュール１００の陰に隠れており、通信モジュール１００から給電が行われる。また、グランドエレメント１２（図１参照）は、通信モジュール１００の下側で接続が行われている。
【００３２】
以上、実施の形態１によれば、小型化と広帯域化を図ったアンテナ装置１０を提供することができる。
【００３３】
なお、以上では、アンテナエレメント１１の第２延伸部が逆Ｌ字型部１１Ｂである形態について説明したが、逆Ｌ字型部１１Ｂの代わりに、ショートスタブを追加した逆Ｆ字型の第２延伸部を含んでもよい。また、ここでは、逆Ｌ字型について説明したが、Ｌ字型又はＦ字型であってもよい。
【００３４】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２のアンテナ装置２０の構成を示す平面図である。実施の形態２のアンテナ装置２０は、アンテナエレメント２１の第１延伸部としての直線部２１Ａに接続されている第２延伸部とスタブ部の形状が実施の形態１のアンテナ装置１０と異なる。その他の構成は実施の形態１のアンテナ装置１０と同一であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
実施の形態２のアンテナ装置２０のアンテナエレメント２１は、第２延伸部としてミアンダ部２１Ｂを有するとともに、スタブ部２１Ｃを有する。ミアンダ部２１Ｂは、直線部２１Ａの他端２１Ｅの右側に接続されており、スタブ部２１Ｃは直線部２１Ａの他端２１Ｅの左側に接続されている。
【００３６】
ミアンダ部２１Ｂは、第１矩形領域１３Ａ内において、実施の形態１の逆Ｌ字型部１１Ｂの代わりに、ミアンダ状に形成される第２延伸部である。ミアンダ形状の折り返しの数は図４に示す数に限られるものではない。
【００３７】
スタブ部２１Ｃは、第１矩形領域１３Ａの左端の辺に沿って、グランドエレメント１２の近接辺１２Ａの左端側に向かって折り曲げられている。
【００３８】
なお、直線部２１は、グランドエレメント１２の近接辺１２Ａに近接する部位に給電部２１Ｄを有する。
【００３９】
図５（Ａ）は、実施の形態２のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性、図５（Ｂ）は指向性、図５（Ｃ）は、使用周波数と利得の最高値及び平均値を示す表である。
【００４０】
図５（Ａ）のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性に示されている通り、アンテナ装置２０は、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚの間で約２．８〜約３．０程度の良好なＶＳＷＲを示すことが分かった。これは、反射が少ないことを表しており、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚの間の通信には適することが分かる。
【００４１】
図５（Ｂ）の指向性に示すように、２．４ＧＨｚ、２．４５ＧＨｚ、２．５ＧＨｚのそれぞれの場合において、実施の形態１のアンテナ装置１０より均一性が低下したものの、約−１０ｄＢｉ程度の値が得られており、良好な値が得られていることが分かる。
【００４２】
図５（Ｃ）に示すように、利得の最高値は、２．４ＧＨｚで−７．１ｄＢｉ、２．４５ＧＨｚで−６．４ｄＢｉ、２．５ＧＨｚで−６．６ｄＢｉとなり、２．４５ＧＨｚの場合が最も高い値が得られた。また、利得の平均値は、２．４ＧＨｚで−１２．１ｄＢｉ、２．４５ＧＨｚで−１２．１ｄＢｉ、２．５ＧＨｚで−１４．１ｄＢｉとなり、２．４ＧＨｚと２．４５ＧＨｚの場合が２．５ＧＨｚの場合に比べて高い値が得られた。
【００４３】
図５（Ｂ）の指向性に示されるように、実施の形態１のアンテナ装置１０よりも利得が落ち込む方向が増えたのは、ミアンダ部２１Ｂがグランドエレメント１２の近接辺１２Ａと近接する部分が増えたため、これによりアンテナエレメント２１とグランドエレメント１２の結合が増大したためと考えられる。しかしながら、約−１０ｄＢｉ程度の値が得られており、指向性は良好である。
【００４４】
以上、実施の形態２によれば、小型化と広帯域化を図ったアンテナ装置２０を提供することができる。
【００４５】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３のアンテナ装置３０を示す平面図である。実施の形態３のアンテナ装置３０は、アンテナエレメント３１の直線部３１Ａにマッチング回路３３又はアッテネータ３７を設けた構成を有する。
【００４６】
実施の形態３のアンテナエレメント３１は、実施の形態１のアンテナエレメント１１と同様に、直線部３１Ａ、逆Ｌ字型部３１Ｂ、及びスタブ部３１Ｃを有する。直線部３１Ａは、グランドエレメント１２の近接辺１２Ａに近接する部位に給電部３１Ｄを有する。直線部３１の他端３１Ｅには、右側に逆Ｌ字型部が形成され、左側にスタブ部３１Ｃが接続されている。
【００４７】
マッチング回路３３又はアッテネータ３７は、直線部３１の給電部３１Ｄと他端３１Ｅとの間に挿入される。
【００４８】
次に、マッチング回路３３、アッテネータ３７について説明する。
【００４９】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態３のアンテナ装置３０の回路図である。
【００５０】
マッチング回路３３としては、図７（Ａ）に示すように、コイル３４と一対のコンデンサ３５及び３６とを含むπ型のマッチング回路を用いることができる。なお、コンデンサ３５及び３６は、必ずしも両方必要ではなく、いずれか一方を含むように構成してもよいし、あるいは両方とも含まなくてもよい。
【００５１】
また、アッテネータ３７としては、図７（Ｂ）に示すように、一つの抵抗器３７Ａが給電部３１Ｄと他端３１Ｅとの間に直列に挿入された回路を用いることができる。
【００５２】
また、アッテネータ３７は、図７（Ｃ）に示すように、抵抗器３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃがπ型に接続された回路構成であってもよい。なお、抵抗器３７Ｂ及び３７Ｃは、必ずしも両方必要ではなく、いずれか一方を含むように構成してもよい。
【００５３】
一般的に、図７（Ａ）に示すコイル３４やコンデンサ３５、３６を含むマッチング回路よりも、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）に示すアッテネータの方が通信帯域が拡がる傾向があるため、用途に応じてマッチング回路３３又はアッテネータ３７の構成を最適化すればよい。
【００５４】
以上、実施の形態３によれば、マッチング回路３３を備えることにより、インピーダンス整合を取り易くしたアンテナ装置３０を提供することができる。
【００５５】
実施の形態４．
図８（Ａ）は、実施の形態４のアンテナ装置４０を示す平面図、図８（Ｂ）は側面図、図８（Ｃ）は斜視図である。実施の形態４のアンテナ装置４０は、フレキシブル基板４３に形成されている点が実施の形態１のアンテナ装置１０と異なる。その他の構成は実施の形態１のアンテナ装置１０と同一である。このため、同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
フレキシブル基板４３は、例えば、ポリイミド製であればよい。フレキシブル基板４３は折り曲げることができるので、図８に示すように、フレキシブル基板４３のアンテナエレメント１１が形成されている部分を通信モジュール１００に対して略直角に折り曲げることができる。
【００５７】
このように、実施の形態４によれば、さらに小型化を図ったアンテナ装置４０を提供することができる。また、図８に示すように折り曲げることができるので、実装されるスペースの形状等に柔軟に対応することができる。
【００５８】
以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、２０、３０  アンテナ装置
１１、２１、３１  アンテナエレメント
１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ  直線部
１１Ｂ、３１Ｂ  逆Ｌ字型部
１１Ｃ、２１Ｃ、３１Ｃ  スタブ部
１１Ｄ、２１Ｄ、３１Ｄ  給電部
１１Ｅ、２１Ｅ、３１Ｅ  他端
１２  グランドエレメント
１２Ａ  近接辺
１３  基板
１３Ａ  第１矩形領域
１３Ｂ  第２矩形領域
２１Ｂ  ミアンダ部
３３  マッチング回路
３４  コイル
３５、３６  コンデンサ
３７  アッテネータ
３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ  抵抗器
４３  フレキシブル基板
１００  通信モジュール
【図１】
2011041097.tif 000003
【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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