(57)【要約】【課題】丸い分極特性を有する逆Ｆ型アンテナ構造を提供すること。【解決手段】本発明に係る逆Ｆ型アンテナ構造は、電気回路基板に設けられて、信号フィードイン端子、接地端子、第一共振アーム及び第二共振アームを備える。第一共振アーム及び第二共振アームは、互いに直交するように連接され、信号フィードイン端子及び接地端子は、第一共振アームと第二共振アームとの交差点に近接して位置する。【選択図】図１
2015104123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路基板に設けられた逆Ｆ型アンテナ構造であって、前記逆Ｆ型アンテナ構造は、信号フィードイン端子、接地端子、第一共振アーム及び第二共振アームを備え、前記第一共振アーム及び前記第二共振アームは、互いに直交するように連接され、前記信号フィードイン端子及び前記接地端子は、前記第一共振アームと前記第二共振アームとの交差点に近接して位置することを特徴とする逆Ｆ型アンテナ構造。
【請求項２】
前記信号フィードイン端子は、前記第一共振アームと前記電気回路基板との間に位置し、且つその両端はそれぞれ前記第一共振アーム及び前記電気回路基板に垂直に連接され、前記接地端子は、前記第二共振アームと前記電気回路基板との間に位置し、且つその両端はそれぞれ前記第二共振アーム及び前記電気回路基板に垂直に連接され、前記信号フィードイン端子が所在する平面は、前記接地端子が所在する平面に対して垂直であることを特徴とする請求項１に記載の逆Ｆ型アンテナ構造。
【請求項３】
前記信号フィードイン端子及び前記接地端子は、互いに間隔をあけて並列するように前記第一共振アームと前記電気回路基板との間に位置し、前記信号フィードイン端子の両端及び前記接地端子の両端は、それぞれ前記第一共振アーム及び前記電気回路基板に垂直に連接され、前記信号フィードイン端子は、前記接地端子と同一平面内に位置することを特徴とする請求項１に記載の逆Ｆ型アンテナ構造。
【請求項４】
前記信号フィードイン端子の前記第一共振アームから離れた一端には、信号フィードイン点が設けられ、前記接地端子の前記第二共振アーム又は前記第一共振アームから離れた一端には、接地点が設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の逆Ｆ型アンテナ構造。
【請求項５】
前記第一共振アーム及び前記第二共振アームは、それぞれ細長い形状のシートであり、「Ｌ」字状を構成するように互いに垂直に連接されていることを特徴とする請求項１に記載の逆Ｆ型アンテナ構造。
【請求項６】
電気回路基板及び逆Ｆ型アンテナ構造を備える携帯式電子装置であって、前記逆Ｆ型アンテナ構造は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の逆Ｆ型アンテナ構造であることを特徴とする携帯式電子装置。
【請求項７】
前記電気回路基板の１つの隅部の両側には、キープアウトゾーンがそれぞれ設けられ、前記逆Ｆ型アンテナ構造は、前記キープアウトゾーンに対応して前記携帯式電子装置の内面に設けられることを特徴とする請求項６に記載の携帯式電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆Ｆ型アンテナ構造及びこの逆Ｆ型アンテナ構造を備えた携帯式電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般のＧＰＳアンテナの設計形態において、ＧＰＳ衛星信号は右回り円偏波で伝送されるため、従来のＧＰＳ円偏波受信アンテナは殆ど平面型である。この平面型アンテナは、円偏波（丸い分極）特性を持ち、且つ指向性が高いという利点を有する。しかし、現在市販されているアンテナ製品は、一定の矩形面積を占用するため、無線通信装置の内部空間を効率よく利用できない。特に、スマートウォッチのような小型電子装置は、殆どリニア分極逆Ｆ型アンテナを採用する。しかし、従来のリニア分極逆Ｆ型アンテナは、ＧＰＳ円偏波衛星信号を受信する時に、最大で約３ｄＢの分極損失をもたらす。従って、如何に有限な空間を利用して、円偏波アンテナ（丸い分極）アンテナを設計するのが、現在の技術者の課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、丸い分極特性を有する逆Ｆ型アンテナ構造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】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る逆Ｆ型アンテナ構造は、電気回路基板に設けられて、信号フィードイン端子、接地端子、第一共振アーム及び第二共振アームを備える。第一共振アーム及び第二共振アームは、互いに直交するように連接され、信号フィードイン端子及び接地端子は、第一共振アームと第二共振アームとの交差点に近接して位置する。
【０００５】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る携帯式電子装置は、電気回路基板及び逆Ｆ型アンテナ構造を備え、逆Ｆ型アンテナ構造は、電気回路基板に設けられ、且つ信号フィードイン端子、接地端子、第一共振アーム及び第二共振アームを備える。第一共振アーム及び第二共振アームは、互いに直交するように連接され、信号フィードイン端子及び接地端子は、第一共振アームと第二共振アームとの交差点に近接して位置する。
【発明の効果】
【０００６】
従来の技術と異なり、本発明のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造は、それぞれ４分の１の波長の長さに近い共振長さを持ち、且つ垂直に連接された第一共振アーム及び第二共振アームによって、二種の振幅の大きさが大体同じであり、且つベクトルがほぼ直交している共鳴電流を生成できる。しかも、本発明は、第一共振アームと第二共振アームとの長さの差を微調節することによって、前記二種の共鳴電流の間において９０度の位相差をもたらして、丸い分極アンテナの送受信に対する条件を満たすことができる。さらに、本発明のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造は、電気回路基板の縁に沿って携帯式電子装置の内面に設けられているので、携帯式電子装置の内部空間を占用せずに、携帯式電子装置の内部空間を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ構造と携帯式電子装置との組立図である。
【図２】図１に示した逆Ｆ型アンテナ構造の平面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ構造と携帯式電子装置との組立図である。
【図４】図１に示した逆Ｆ型アンテナ構造の散乱パラメータを示す曲線図である。
【図５】図１に示した逆Ｆ型アンテナ構造の軸比（Ａｘｉａｌ  Ｒａｔｉｏ）を示す図である。
【図６】図１に示した逆Ｆ型アンテナ構造の円偏波のピークゲインを示す図である。
【図７】図１に示した逆Ｆ型アンテナ構造の放射効率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示すように、本発明に係る丸い分極特性を有するダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５は、携帯式電子装置１に使用される。携帯式電子装置１は、携帯電話機、タブレットＰＣ及びスマートウォッチなどであり、且つ電気回路基板１１、表示パネル１２、シールドボックス１３及びハウジング１４を備える。本実施形態においては、スマートウォッチを例として携帯式電子装置１を説明する。
【０００９】
ハウジング１４は、矩形の枠体であり、収容空間１４２を備える。電気回路基板１１、表示パネル１２、シールドボックス１３及びダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５は、全てこの収容空間１４２内に収納されて、ハウジング１４により保護されている。
【００１０】
電気回路基板１１も矩形であり、ハウジング１４の底面に固定されている。電気回路基板１１の１つの隅部の両側には、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の放射効率を高めるためのキープアウトゾーン１１１がそれぞれ設けられている。シールドボックス１３は、電気回路基板１１上に固定されて、電気回路基板１１に設けられた電気配線及び電子素子などをシールドして保護し、前記電気配線及び電子素子が外界からの電磁波により妨害されないようにする。表示パネル１２は、シールドボックス１３の上面に固定され、且つ電気回路基板１１に電気的に接続される。
【００１１】
本発明の第一実施形態において、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５は、電気回路基板１１におけるキープアウトゾーン１１１に対応する箇所に設けられている。また、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５は、第一共振アーム１５１、第二共振アーム１５２、信号フィードイン端子１５３及び接地端子１５５を備える。本実施形態において、第一共振アーム１５１及び第二共振アーム１５２は、全て細長い形状のシートであり、「Ｌ」字状を構成するように互いに垂直に連接されている。第一共振アーム１５１の長さＬ１は、第二共振アーム１５２の長さＬ２に等しいか又はやや等しい。また、第一共振アーム１５１及び第二共振アーム１５２の共振長さは、それぞれ共振周波数の４分の１の波長の長さに近い。信号フィードイン端子１５３は、第一共振アーム１５１と電気回路基板１１との間に位置し、且つその両端はそれぞれ第一共振アーム１５１及び電気回路基板１１に垂直に連接されている。信号フィードイン端子１５３の第一共振アーム１５１から離れた一端には、電気回路基板１１から無線周波信号を取得するための信号フィードイン点１５４が設けられている。接地端子１５５は、第二共振アーム１５２と電気回路基板１１との間に位置し、且つその両端はそれぞれ第二共振アーム１５２及び電気回路基板１１に垂直に連接されている。接地端子１５５の第二共振アーム１５２から離れた一端には、アンテナ全体を接地させるための接地点１５６が設けられている。本実施形態において、信号フィードイン端子１５３及び接地端子１５５は、第一共振アーム１５１と第二共振アーム１５２との交差点に近接して位置する。信号フィードイン端子１５３が所在する平面は、接地端子１５５が所在する平面に対して垂直である。また、信号フィードイン点１５４は、整合回路、切換回路又は可変容量を含む調節可能な整合回路に接続させることが可能である。ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５は、金属シート、フレキシブル回路基板又はスパッタリング法により金属をプラスチック基材の表面に形成して得たものである。
【００１２】
図２に示すように、携帯式電子装置１のハウジング１４のサイズにおいて、その長さは４６．２ｍｍで、幅は４６．２ｍｍで、厚さは１３．７ｍｍである。電気回路基板１１は、その厚さは１ｍｍである複合材料基板を採用し、長さは４０ｍｍで、幅は４０ｍｍである。２つのキープアウトゾーン１１１の幅ｄは、全て１．６ｍｍである。ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の第一共振アーム１５１の長さＬ１は、３０．７ｍｍである。第二共振アーム１５２の長さＬ２は、３０．２ｍｍである。また、第一共振アーム１５１及び第二共振アーム１５２の幅は、全て１ｍｍである。さらに、第一共振アーム１５１から表示パネル１２までの距離ｇ１及び第二共振アーム１５２から表示パネル１２までの距離ｇ２は、全て４ｍｍである。
【００１３】
図３に示すように、本発明の第二実施形態に係るダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造２５は、携帯式電子装置２に使用される。携帯式電子装置２も、電気回路基板１１、表示パネル１２、シールドボックス１３及びハウジング１４を備える。ハウジング１４は、矩形の枠体であり、収容空間１４２を備える。電気回路基板１１の１つの隅部の両側には、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造２５の放射効率を高めるためのキープアウトゾーン１１１がそれぞれ設けられている。
【００１４】
本発明の第二実施形態に係るダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造２５の構造は、第一実施形態に係るダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の構造と類似するが、異なる点は、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造２５の信号フィードイン端子２５３及び接地端子２５５は、互いに間隔をあけて並列するように第一共振アーム２５１と電気回路基板１１との間に位置し、また、信号フィードイン端子２５３の両端及び接地端子２５５の両端はそれぞれ第一共振アーム２５１及び電気回路基板１１に垂直に連接されている。また、信号フィードイン端子２５３及び接地端子２５５は、第一共振アーム２５１と第二共振アーム２５２との交差点に近接して位置する。さらに、信号フィードイン端子２５３は、接地端子２５５と同一平面内に位置する。信号フィードイン端子２５３の第一共振アーム２５１から離れた一端には、信号フィードイン点２５４が設けられている。接地端子２５５の第一共振アーム２５１から離れた一端には、接地点２５６が設けられている。
【００１５】
図４は、本発明の第一実施形態のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の散乱パラメータの曲線を示す図である。第一共振アーム１５１の長さＬ１が３０．７ｍｍであり、第二共振アーム１５２の長さＬ２が３０．２ｍｍである場合、本発明の第一実施形態に係るダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の散乱パラメータ曲線４１の共振モードの中心周波数点は、１５７５ＭＨｚの近くにあり、商業用ＧＰＳ衛星信号Ｌ１の周波数帯域の信号の受信に適している。
【００１６】
図５は、本発明の第一実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ構造の軸比曲線５１を示している。丸い分極アンテナの特性によって、軸比値は３ｄＢより低くなければならない。また、共振モードは、振幅が極めて近い２つの分量モーダルにより構成される。本発明の第一実施形態に係るダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５において、第一共振アーム１５１の長さＬ１が３０．７ｍｍであり、第二共振アーム１５２の長さＬ２が３０．２ｍｍである場合、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の軸比曲線５１の中心周波数点１５７５ＭＨｚは約０．５ｄＢである。つまり、本発明のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５は、１５７５ＭＨｚのＧＰＳＬ１周波数帯域において、丸い分極アンテナの特性に適当であり、現在のＧＰＳ円偏波衛星信号の受信に適する。
【００１７】
図６は、本発明の第一実施形態に係るダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の円偏波のピークゲインを示す図である。本発明のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の最大放射角度ｔｈｅｔａは４５度であり、ｐｈｉは３４５度である。右円偏波利得曲線６１は、前記最大放射角度の際の右回り円偏波ピークゲイン（ＲＨＣＰ  Ｐｅａｋ  Ｇａｉｎ）である。左円偏波利得曲線６２は、前記最大放射角度の際の左回り円偏波ピークゲイン（ＬＨＣＰ  Ｐｅａｋ  Ｇａｉｎ）である。ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の第一共振アーム１５１の長さＬ１が３０．７ｍｍであり、第二共振アーム１５２の長さＬ２が３０．２ｍｍであり、且つダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の共振モードの中心周波数が１５７５ＭＨｚである場合、右回り円偏波ゲイン値は−４．２ｄＢｉｃであり、左回り円偏波ゲイン値は−３５．４ｄＢｉｃである。右回り円偏波ゲイン値と左回り円偏波ゲイン値との差は、１５ｄＢより遥かに大きい。上記の記載から分かるように、本発明のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の１５７５ＭＨｚの中心周波数の共振モードは、右回りエンテレキー分極を主な分極モーダルとし、丸い分極アンテナの特性に合致する上に、現在のＧＰＳ右回り円偏波衛星信号の受信にも適する。また、信号フィードイン端子１５３の位置と接地端子１５５の位置とを互いに交換すると、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の主な分極モーダルは左回りエンテレキー分極に変換され、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５は現在のＧＰＳ左回り円偏波衛星信号の受信に適する。
【００１８】
図７は、本発明の第一実施形態に係るダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の放射効率を示している。図７において、理想的な放射効率の曲線７１は、整合損失を含まない放射効率の値である。総放射効率の曲線７２は、整合損失を含む総放射効率の値である。本発明のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の第一共振アーム１５１の長さＬ１が３０．７ｍｍであり、第二共振アーム１５２の長さＬ２が３０．２ｍｍである場合、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の１５７５ＭＨｚの共振周波数の場合の総放射効率は、約−５．２ｄＢである。このことからわかるように、本発明のダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の１５７５ＭＨｚの共振モードは、丸い分極特性に適合する以外に、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の放射特性は現在市販されている携帯電話機及びタブレットＰＣ等の携帯式電子装置にも適する。また、キープアウトゾーンの幅ｄを適当に増加させることで、ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造１５の放射効率をさらに高めることができるので、異なる市場の需要を満たすことができる。
【符号の説明】
【００１９】
１、２  携帯式電子装置
１１  電気回路基板
１１１  キープアウトゾーン
１２  表示パネル
１３  シールドボックス
１４  ハウジング
１４２  収容空間
１５、２５  ダブル経路逆Ｆ型アンテナ構造
１５１、２５１  第一共振アーム
１５２、２５２  第二共振アーム
１５３、２５３  信号フィードイン端子
１５４、２５４  信号フィードイン点
１５５、２５５  接地端子
１５６、２５６  接地点
４１  散乱パラメータ曲線
５１  軸比曲線
６１  右円偏波利得曲線
６２  左円偏波利得曲線
７１  理想的な放射効率の曲線
７２  総放射効率の曲線
【図１】
2015104123.tif 000003
【図２】
2015104123.tif 000004
【図３】
2015104123.tif 000005
【図４】
2015104123.tif 000006
【図５】
2015104123.tif 000007
【図６】
2015104123.tif 000008
【図７】
2015104123.tif 000009