(57)【要約】【課題】本発明は、マッチングを容易に行うことができるだけではなく、デバイス及びアンテナのサイズを小型化することができるようにするマッチング機能を有するモノポールアンテナが開示される。【解決手段】本発明は、マッチング機能を有するモノポールアンテナに関し、グラウンドと、グラウンドの一側に連結されグラウンドに対して垂直方向に形成されたひも状の複数の第１放射部と、第１放射部の端部から少なくとも一回折り曲げられて形成された少なくとも一つの第２放射部とを有する放射体と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラウンドと、
前記グラウンドの一側に連結されグラウンドに対して垂直方向に形成されたライン状の複数の第１放射部と、前記第１放射部の端部から少なくとも一回折り曲げられて形成された少なくとも一つの第２放射部とを有する放射体と、
を含むことを特徴とするマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項２】
前記第１放射部は、前記グラウンドに連結される第１放射ラインと、前記第１放射ラインの両側に所定の間隔を置いて配置され前記グラウンドから所定離隔された一対の第２放射ラインとを含むことを特徴とする請求項１に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項３】
前記第１放射ラインと第２放射ラインは、前記グラウンドと対向される他側の端部において相互連結されたことを特徴とする請求項２に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項４】
前記第１放射部は、キャパシティブな性質を有することを特徴とする請求項１に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項５】
前記第２放射部は、前記各第２放射ラインの端部から所定延長されてから1回以上折り曲げられた一対で形成されたことを特徴とする請求項２に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項６】
前記各第２放射部は、前記各第２放射ラインの端部にそれぞれ前記第２放射ラインの外側に向かって開口されたことを特徴とする請求項２に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項７】
前記各第２放射部は、前記各第２放射ラインの端部にそれぞれ前記第２放射ラインの外側に向かって開口された「コの字」状又は「逆コの字」状で形成されたことを特徴とする請求項６に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項８】
前記各第２放射部は、前記各第２放射ラインの側部に「U字」状で形成された一対のストリップラインで形成されたことを特徴とする請求項２に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項９】
前記各第２放射部は、前記各第２放射ラインの側部に「逆U字」状で形成された一対のストリップラインで形成されたことを特徴とする請求項２に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【請求項１０】
前記各第２放射部は、インダクティブな性質を有することを特徴とする請求項１に記載のマッチング機能を有するモノポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマッチング機能を有するモノポールアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にモノポールアンテナは、グラウンド（地板）を用いたイメージ効果（反射器としての効果）によりダイポールアンテナの長さの半分であるλ/４の長さで形成される。これにより、移動通信端末機のような小型デバイスにはモノポールアンテナが主に使われるが、最近の小型デバイスの小型化傾向に伴いモノポールアンテナもそのサイズを更に小型化しなければならない状況に置かれている。
【０００３】
これにより、モノポールアンテナをパッチアンテナの形態で形成し、その形態を変更することによりアンテナを小型化している。しかしながら、アンテナを小型化する場合、アンテナの利得が低下するだけではなく、動作周波数の帯域幅が狭くなる短所がある。また、アンテナのインピーダンスを５０Ωでマッチングさせることが難しい。
このような問題点を解消するために、大部分の小型アンテナにはインピーダンスをマッチングさせるための別のマッチング回路が備えられている。マッチング回路はアンテナにできる限り近接して配置されることが好ましいが、設計に応じてアンテナから近接して配置されることもあり、離隔されて配置されることもある。この際、マッチング回路がアンテナから離隔されて配置されると、アンテナとマッチング回路との連結のための別のワイヤが必要となり、ワイヤは回路基板と作用してリアクタンスを発生し得る。このように発生したリアクタンスはマッチング回路に影響を与え、結果的にマッチング回路によりマッチングされた５０Ωのインピーダンスをまた変化させてしまう。
【０００４】
一方、このようなワイヤを取り付けない場合でも、マッチング回路をデバイスに取り付けた後、他の回路素子との作用によってミスマッチングが発生し得る。このようにミスマッチングが発生すると、マッチング回路の設計を変更しなければならないので煩わしいだけではなく、マッチング回路の設計変更が容易ではないという短所がある。
また、別のマッチング回路を備える場合、マッチング回路を設置するための空間が必要となる。
【０００５】
そのため、アンテナの設計時にマッチング回路が占める空間を最小化することで、アンテナが設けられたデバイスのサイズを縮小させることができるだけではなく、マッチング回路の設計を容易に変更可能な方法を模索しなければならないだろう。
【特許文献１】米国特許  ６８７０５０６号明細書
【特許文献２】米国特許  ６３２３８１０号明細書
【特許文献３】米国特許  ６８４２１４３号明細書
【特許文献４】日本公開特許  ２０００−２８６６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前述の問題点を解決するために提出されたもので、本発明の目的は、マッチングを容易に行うことができるだけではなく、デバイス及びアンテナのサイズを小型化することができるようにするマッチング機能を有するモノポール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】
前述の目的を達成するための本発明１の構成は、グラウンドと、前記グラウンドの一側に連結されグラウンドに対して垂直方向に形成されたライン状の複数の第１放射部と、前記第１放射部の端部から少なくとも一回折り曲げられて形成された少なくとも一つの第２放射部とを有する放射体と、を含むことを特徴とする。
第１放射部は、ライン状の複数からなるため、キャパシティブ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）な性格を有する。一方、第２放射部は、少なくとも１回折り曲げられることでインダクティブ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）な性格を有する。そのため、マッチング機能を有しつつマッチング回路を除去することが可能であり、アンテナのサイズを小型化することができる。よって、アンテナが設けられたデバイスのサイズを縮小させることができる。
【０００８】
このような構成により、動作周波数の帯域幅が拡張されることによりアンテナの性能を向上させることができ、また、放射パターンが移動通信端末機に適した全方向性を有しているだけではなく、利得も良い。  発明２は、発明１において、前記第１放射部は、前記グラウンドに連結される第１放射ラインと、前記第１放射ラインの両側に所定の間隔を置いて配置され前記グラウンドから所定離隔された一対の第２放射ラインとを含むことができる。第１放射ラインと第２放射ラインとが相互平行に配置されることによりキャパシティブ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）な性格を有する。
【０００９】
発明３は、発明２において、前記第１放射ラインと第２放射ラインは、前記グラウンドと対向される他側の端部において相互連結されたことが好ましい。
発明４は、発明１において、前記第１放射部は、キャパシティブな性質を有することができる。
発明５は、発明２において、前記第２放射部は、前記各第２放射ラインの端部から所定延長されてから1回以上折り曲げられた一対で形成されたことが好ましい。
【００１０】
発明６は、発明２において、前記各第２放射部は、前記各第２放射ラインの端部にそれぞれ前記第２放射ラインの外側に向かって開口されている。各第２放射部の開口は放射体の外側に開放されるように配置されるため、各第２放射部は相互対称になるように形成される。このような一対の第２放射部は、インダクティブ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）な性格を有する。
【００１１】
発明７は、発明６において、前記各第２放射部は、「コの字」状又は「逆コ字」状で形成されることができる。
発明８は、発明２において、前記各第２放射部は、前記各第２放射ラインの側部に「U字」状で形成された一対のストリップラインで形成されることができる。このような一対の第２放射部は、インダクティブ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）な性格を有する。
【００１２】
発明９は、発明２において、前記各第２放射部は、前記各第２放射ラインの側部に「逆U字」状で形成された一対のストリップラインで形成されることができる。
発明１０は、発明１において、前記各第２放射部は、インダクティブな性質を有することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、アンテナを数回折り曲げて形成し、マッチング回路が除去できるので、アンテナのサイズを小型化することができる。なお、動作周波数の帯域幅が拡張されることによりアンテナの性能を向上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、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモノポールアンテナの平面図である。
本モノポールアンテナは、グラウンド（地板）５、パッチアンテナ形態の放射体１０を含み、放射体１０は、キャパシティブ（capacitive：容量性）な性格を有する第１放射部２０、インダクティブ（inductive：誘導的）な性格を有する第２放射部１５を含む。
【００１５】
グラウンド５（地板）は回路基板の一側に板状に形成される。
放射体１０の第１放射部２０は、板状のグラウンド５の一辺に対して垂直方向（図1中、ｙ方向）に長くひも状（ライン状）で形成され、長手方向の横側に複数個が配置されている。このうち、真中に配置された第１放射部２０は、グラウンド５の一側に連結されている第１放射ライン２１であり、第１放射ライン２１に隣接する両サイドには、第１放射ライン２１と所定の間隔を置いて離隔された一対の第２放射ライン２２が配置されている。
【００１６】
第１放射ライン２１の一端はグラウンド５と連結されているが、第２放射ライン２２の一端はグラウンド５と所定の距離をおいて離隔されている。第１放射ライン２１と第2放射ライン２２の他端、つまりグラウンド５に対向した端部は相互に連結されている。
このような第１放射部２０の第１放射ライン２１と第２放射ライン２２は、相互平行に配置されることによりキャパシティブ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）な性格を有する。
【００１７】
第２放射部１５は第１放射部２０の他端に配置される１回以上折り曲げられたストリップライン（strip line）で形成され、一対が設けられる。一対の第２放射部１５は第１放射部２０の各第２放射ライン２２に連結されている。各第２放射部１５は、各第２放射ライン２２の端部から所定の長さだけ上方向（図1中、ｙ方向）に延長され、つまり第２放射ライン２２の延長方向に沿って延長された後、第１放射部２０の中央領域の第１放射ライン２１の方向（図1中、ｘ方向に沿う方向）に向かって折り曲げられる。その後、また第１放射ライン２１の長手方向（図1中、ｙ方向）に上向きに折り曲げられた後、第２放射ライン２２の方向（図1中、ｘ方向に沿う方向）に向かって折り曲げられて形成される。すなわち、各第２放射部１５は、「コの字」状又は「逆コの字」状に形成され、各第２放射部１５の開口は放射体１０の外側に開放されるように配置されることにより、各第２放射部１５は相互対称になるように形成される。
【００１８】
このような一対の第２放射部１５は、インダクティブ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）な性格を有する。
図２は、図１のモノポールアンテナのＳ１１特性を示すグラフである。
本モノポールアンテナは、グラウンド５、第１放射部２０、及び第２放射部１５の各部分の長さに応じてＳ１１特性が変化する。図１に示されているように、本モノポールアンテナは、グラウンド５の幅を６ｍｍに設定し、放射体１０の横幅を２.７ｍｍに、縦幅を４.９ｍｍに設定した結果、図２に示されたようなＳ１１特性グラフが出力される。該グラフによると、−１０ｄＢにおいて、モノポールアンテナの動作周波数が５ＧＨｚないし７.６ＧＨｚの広帯域の周波数帯域幅を有する。このとき、５ＧＨｚないし７.６ＧＨｚの周波数帯域はブルートゥース無線周波数帯域を含む。
【００１９】
一方、一般にマッチング回路はキャパシタとインダクタで形成されるか、インダクタのみで形成される。本モノポールアンテナは、放射体１０の第１放射部２０はキャパシティブな性格を有し、第２放射部１５はインダクティブな性格を有するので、マッチング回路と同様にアンテナのインピーダンスをマッチングする機能を行うようになる。
図３は、図１のモノポールアンテナのインピーダンスとリアクタンスを示すグラフである。本モノポールアンテナは別のマッチング回路を備えていないにも係らず、図３に示すように、約５.７ＧＨｚと７.２ＧＨｚにおいて、インピーダンスは５０Ωに到達し、リアクタンスは０に近接していることが分かる。従って、本モノポールアンテナは別のマッチング回路を必要としない。
【００２０】
図４は、図１のモノポールアンテナの放射パターンを示すグラフである。
本グラフにより、本モノポールアンテナは放射パターンが全方向性を有していることが分かり、本モノポールアンテナの利得は２.３ｄＢｉである。すなわち、本モノポールアンテナは移動通信端末機に適した全方向性を有しているだけではなく、利得も良いことが分かる。
【００２１】
このように、本モノポールアンテナは、ストリップを数回折り曲げて形成しマッチング回路を除去することで、アンテナのサイズを小型化することができる。更に、動作周波数の帯域幅が拡張されることによりアンテナの性能を向上させることができる。
図５は、図１のモノポールアンテナのサイズを調節して動作周波数を測定したグラフである。
【００２２】
同図においては、放射体１０の横幅を約６.５ｍｍに、縦幅を約１７ｍｍに設計した場合の動作周波数を示しており、−１０ｄＢにおいて２.２ＧＨｚないし３.１ＧＨｚの周波数帯域で動作している。そして、本実施形態のモノポールアンテナの中心周波数は２.３５ＧＨｚであって、本モノポールアンテナはＷｉＢｒｏ周波数帯域で動作できるので、ＷｉＢｒｏ用アンテナとして使用可能であることが分かる。このように、本モノポールアンテナの動作周波数帯域は、放射体１０及びグランド５のサイズを調節すればいくらでも変更可能であることは言うまでもない。
【００２３】
まとめると、以上のような本発明のモノポールアンテナは、次のような作用効果を奏する。
一般にマッチング回路はキャパシタとインダクタで形成されるか、インダクタのみで形成される。本モノポールアンテナは、放射体１０の第１放射部２０は、第１放射ライン２１と第２放射ライン２２とが相互平行に配置されることによりキャパシティブ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）な性格を有する。また、第２放射部１５は、「コの字」状又は「逆コの字」状に形成され、各第２放射部１５の開口は放射体１０の外側に開放されるように配置されるため、各第２放射部１５は相互対称になるように形成される。このような一対の第２放射部１５は、インダクティブ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）な性格を有する。よって、第１放射部及び第２放射部は、マッチング回路と同様にアンテナのインピーダンスをマッチングする機能を行うようになる。そのため、本モノポールアンテナは、ストリップを数回折り曲げる構成により、マッチング機能を有しつつマッチング回路を除去することが可能であり、アンテナのサイズを小型化することができる。よって、アンテナが設けられたデバイスのサイズを縮小させることができる。
【００２４】
また、動作周波数の帯域幅が拡張されることによりアンテナの性能を向上させることができる。なお、本モノポールアンテナの動作周波数帯域は、放射体１０及びグランド５のサイズを調節すればいくらでも変更可能であり、例えば本モノポールアンテナをＷｉＢｒｏ用アンテナとしても使用可能である。このように、本モノポールアンテナは、マッチング回路の設計を容易に変更可能である。
【００２５】
また、本モノポールアンテナは、放射パターンが移動通信端末機に適した全方向性を有しているだけではなく、利得も良い。
図６は、本発明の他の実施形態に係るモノポールアンテナの平面図である。
本実施形態のモノポールアンテナは、放射体１１０のうち第１放射部１２０は前述の実施形態における形状と同様であるが、第２放射部１１５の形状が相違している。
【００２６】
本実施形態のモノポールアンテナの各第２放射部１１５は、各第２放射ライン１２２からｙ方向に所定の長さで延長され、第１放射ライン１２１に対向する方向（図６中、ｘ方向に沿う方向）に折り曲げ延長された後、第２放射ライン１２２と平行に下向き（図６中、ｙ方向に沿う方向）に折り曲げられる。その後、また外側（図６中、ｘ方向に沿う方向）に折り曲げられ、最後に第２放射ライン１２２と平行に上向き（図６中、ｙ方向）に折り曲げられて形成される。すなわち、本実施形態の各第２放射部１１５は、第１放射部１２０の両側外部に「Ｕ字」状で形成される。
【００２７】
図７は、図６のモノポールアンテナのＳ１１特性を示すグラフである。
本実施形態のモノポールアンテナは、−１０ｄＢを基準に約５.１ＧＨｚないし７.８ＧＨｚの動作周波数を形成する。すなわち、図６のモノポールアンテナは、図１の実施形態のモノポールアンテナとほぼ同一の動作周波数を形成し、また図１の実施形態のモノポールアンテナと同様の作用効果を有する。
【００２８】
図８は、本発明の他の実施形態に係るモノポールアンテナの平面図である。
本実施形態のモノポールアンテナは、第１放射部２２０の形状は前述した各実施形態と同一であり、第２放射部２１５の形状のみ相違している。
本実施形態の各第２放射部２１５は、第２放射ライン２２２から所定の長さだけ上向き（図８中、ｙ方向に沿う方向）に延長された後、第１放射ライン２２１と対向する方向（図８中、ｘ方向に沿う方向）に折り曲げられて延長され、また第２放射ライン２２２と平行に下向き（図８中、ｙ方向に沿う方向）に延長されて形成される。
【００２９】
これにより、本実施形態の各第２放射部２１５は、第１放射部２２０の両側外部に「逆Ｕ字」状で形成される。
図９は、図８のモノポールアンテナのＳ１１特性を示すグラフである。
本実施形態のモノポールアンテナは、−１０ｄＢを基準に約５.２ＧＨｚないし７.８ＧＨｚの動作周波数を形成する。すなわち、図８のモノポールアンテナは、図１及び図６におけるモノポールアンテナとほぼ同一の動作周波数を形成し、また図１及び図６のモノポールアンテナと同様の作用効果を有する。
【００３０】
これにより、図６及び図８に示されたモノポールアンテナは、前述した図１のモノポールアンテナと共に、小型デバイスに採用されブルートゥースやＷｉＢｒｏなどの用途として使用可能である。
以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、各種アンテナに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るモノポールアンテナの平面図である。
【図２】図１のモノポールアンテナのＳ１１特性を示すグラフである。
【図３】図１のモノポールアンテナのインピーダンスとリアクタンスを示すグラフである。
【図４】図１のモノポールアンテナの放射パターンを示すグラフである。
【図５】図１のモノポールアンテナのサイズを調節して動作周波数を測定したグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態に係るモノポールアンテナの平面図である。
【図７】図６のモノポールアンテナのＳ１１特性を示すグラフである。
【図８】本発明のまた他の実施形態に係るモノポールアンテナの平面図である。
【図９】図８のモノポールアンテナのＳ１１特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
５  グラウンド
１０  放射体
１５  第２放射部
２０  第１放射部
２１  第１放射ライン
２２  第２放射ライン
【図１】
2008048412.tif 000003
【図２】
2008048412.tif 000004
【図３】
2008048412.tif 000005
【図４】
2008048412.tif 000006
【図５】
2008048412.tif 000007
【図６】
2008048412.tif 000008
【図７】
2008048412.tif 000009
【図８】
2008048412.tif 000010
【図９】
2008048412.tif 000011