(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられた接地導体箔と、
前記基板に設けられ、前記基板を平面視したときに前記接地導体箔と重ならない長尺状の第１導体箔及び第２導体箔と、を備え、
前記第１導体箔は、一端にアンテナ信号が供給され他端は開放されており、
前記第２導体箔は、一端が前記接地導体箔に接続され他端は開放されており、
前記第１の導体箔と前記第２導体箔とが前記基板の異なる面に設けられている、
アンテナ。
【請求項２】
前記第１導体箔と前記第２導体箔とは、略平行に配置され、長手方向と交差する方向に並んでいる、
請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記第２導体箔は、２つの第２導体箔を含み、
前記第２導体箔の各々が、前記第１導体箔の互いに反対側に配置されている、
請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記第１導体箔の前記一端及び前記第２導体箔の前記一端が、前記基板を平面視したときに前記接地導体箔の縁に位置している、
請求項１から３の何れか１項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記アンテナ信号を伝達する配線導体をさらに備え、
前記第１導体箔の前記一端が、前記配線導体に接続されている、
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
インピーダンス素子をさらに備え、
前記第２導体箔の前記一端が、前記インピーダンス素子を介して、前記接地導体箔に接続されている、
請求項１から５の何れか１項に記載のアンテナ。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載のアンテナが形成されている基板に、通信回路を設けてなる無線モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、特には、基板上に構成された単一指向性アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板やセラミック多層基板などの基板上に導体箔で構成されたアンテナが広く用いられている。【０００３】
例えば、特許文献１には、給電素子及び無給電素子としての導体箔を配置した誘電体基板をグランド板上に立設してなるアレーアンテナが開示されている。当該アレーアンテナによれば、所定の長さ及び所定の間隔で配置された導体箔で給電素子と非給電素子とを構成することで、広帯域なインピーダンス整合特性とともに単一指向性を有するアレーアンテナが得られる。【０００４】
また例えば、非特許文献１には、プリント配線板上に導体箔でアンテナ素子を構成した八木・宇田アンテナが開示されている。当該アンテナの輻射器は、ダイポールアンテナとして機能する導体箔で構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８９６２０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Richard Wallace and Steve Dunbar, "2.4 GHz YAGI PCB Antenna", Application Note DN034, Texas Instruments Incorporated.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
昨今、無線通信装置（以下、通信装置）の小型化に対応して、アンテナ全体を単一の基板上に構成可能でかつ小型の単一指向性アンテナが強く求められている。【０００８】
しかしながら、特許文献１のアンテナは、誘電体基板をグランド板に立設した立体構造を有するため、全体を単一の基板上に構成することができない。また、非特許文献１のアンテナは、輻射器がダイポールアンテナで構成されるため、半波長に対応する大きさの領域が必要となり、小型化の点で不利である。【０００９】
そこで、本発明は、単一の基板上に小型に構成できる単一指向性アンテナ及び当該単一指向性アンテナを備える無線モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るアンテナは、基板に設けられた接地導体箔と、前記基板に設けられ、前記基板を平面視したときに前記接地導体箔と重ならない長尺状の第１導体箔及び第２導体箔と、を備え、前記第１導体箔は、一端にアンテナ信号が供給され他端は開放されており、前記第２導体箔は、一端が前記接地導体箔に接続され他端は開放されており、前記第１の導体箔と前記第２導体箔とが前記基板の異なる面に設けられている。
【００１１】
この構成によれば、前記第１導体箔によるアンテナ利得の指向性を前記第２導体箔によって制御することにより、前記アンテナの利得に単一指向性を持たせることができる。前記接地導体箔、前記第１導体箔、及び前記第２導体箔は、すべて単一の基板に設けられるので、前記アンテナは、当該基板の厚さを実質的に超えない平板領域に構成でき、かつ当該基板上に通信回路などの各種回路と共に搭載することも容易である。特に、前記第１導体箔及び前記第２導体箔は、一端で給電及び接地され、他端が開放されることにより、モノポールアンテナとして動作するので、１／４波長に対応する大きさの領域に構成できる。これにより、単一の基板上に、薄型かつ小型に構成できる単一指向性アンテナが得られる。また、前記接地導体箔を電源用の接地導体箔に兼用してもよく、その場合、前記アンテナによって占有される領域が削減され、セットの小型化にさらに寄与できる。【００１２】
また、前記第１導体箔と前記第２導体箔とは、略平行に配置され、長手方向と交差する方向に並んでいてもよい。【００１３】
この構成によれば、前記第１導体箔及び前記第２導体箔をそれぞれ輻射器及び反射器として八木・宇田アンテナが構成されるので、鋭い指向性を持つアンテナが得られる。【００１４】
また、前記第２導体箔は、２つの第２導体箔を含み、前記第２導体箔の各々が、前記第１導体箔の互いに反対側に配置されていてもよい。【００１５】
この構成によれば、前記第２導体箔の一方及び他方が、反射器及び導波器として機能することにより、単一指向性アンテナが得られる。【００１６】
また、前記第１導体箔の前記一端及び前記第２導体箔の前記一端が、前記基板を平面視したときに前記接地導体箔の縁に位置していてもよい。【００１７】
この構成によれば、前記接地導体箔によって前記第１導体箔及び前記第２導体箔の鏡像が形成されることで、前記アンテナの利得が向上する。【００１８】
また、前記アンテナ信号を伝達する配線導体をさらに備え、前記第１導体箔の前記一端が、前記配線導体に接続されていてもよい。【００１９】
この構成によれば、例えば、前記アンテナとともに搭載される通信回路など、前記基板上の所要の位置から、前記配線導体を介して、前記第１導体箔にアンテナ信号を給電できる。【００２０】
また、前記アンテナは、インピーダンス素子をさらに備え、前記第２導体箔の前記一端が、前記インピーダンス素子を介して、前記接地導体箔に接続されていてもよい。【００２１】
この構成によれば、前記第１導体箔及び前記第２導体箔のパターンを決定した後に、前記インピーダンス素子のインピーダンス値に応じて、アンテナ利得の指向性を調整できる。【００２２】
また、本発明の一態様に係る無線モジュールは、前述のアンテナが形成されている基板に、通信回路を設けてなるものである。【００２３】
この構成によれば、単一の基板上に前述のアンテナとともに前記通信回路を設けることによって、小型でかつ利便性の高い無線モジュールが得られる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るアンテナ及び無線モジュールによれば、単一の基板上に小型に構成できる単一指向性アンテナ及び無線モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施の形態１に係るアンテナを含む通信装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る通信装置の構成の一例を示す（Ａ）側面図及び（Ｂ）上面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係るアンテナの構成の一例を示す（Ａ）上面図及び（Ｂ）下面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係るアンテナの寸法の一例を示す（Ａ）上面図及び（Ｂ）下面図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係るアンテナ利得の指向性の一例を示すレーダーチャートである。
【図６】図６は、比較例に係るアンテナの構成の一例を示す（Ａ）上面図及び（Ｂ）下面図である。
【図７】図７は、比較例に係るアンテナ利得の指向性の一例を示すレーダーチャートである。
【図８】図８は、実施の形態２に係るアンテナを含む通信装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図９は、実施の形態２に係る通信装置及びアンテナの構成の一例を示す（Ａ）側面図及び（Ｂ）上面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係るアンテナの寸法の一例を示す（Ａ）上面図及び（Ｂ）下面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係るアンテナ利得の指向性の一例を示すレーダーチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
【００２７】
（実施の形態１）
実施の形態１に係るアンテナは、基板に所定のパターンの導体箔を設けて構成された単一指向性アンテナである。前記基板には、前記アンテナとともに、通信回路を含む各種の回路が設けられ、無線モジュールをなしている。前記無線モジュールは、例えば、無線ビーコンなどの通信装置において用いられる。
【００２８】
ここで、無線ビーコンとは、近年普及しつつある近接型の無線情報提供装置であり、例えば、設置位置に関する情報や当該設置位置に置かれた商品に関する情報を、近接する通信機に、無線信号により提供する。無線ビーコンでは、その特性上、無線信号の放射を特定方向に絞りたい（つまり、アンテナ利得に単一指向性を持たせたい）ことがある。実施の形態１に係る前記アンテナは、一例として、このような用途に利用できる。
【００２９】
図１は、実施の形態１に係るアンテナを含む通信装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、通信装置１００は、アンテナ１０１と回路部１３０とを有する無線モジュール１２０と、電池１６０とを備える。
【００３０】
回路部１３０は、通信回路１３１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１３２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３３、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３４、クロック回路１３５、及び電源回路１３６を有している。
【００３１】
ＣＰＵ１３２に接続されたＲＯＭ１３４には、通信回路１３１を通して送信する信号の内容（例えば、商品情報）と、通信回路制御プログラムが書き込まれている。ＲＡＭ１３３は通信回路制御プログラムが動作するためのメモリ領域である。
【００３２】
通信回路１３１は、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ）等の通信方式を用いてスマートフォン等の受信機（図示せず）との無線接続制御および商品情報等の送信を行う電子回路であり、アンテナ１０１を用いて無線信号（無線周波数の電磁波）を送受する。
【００３３】
クロック回路１３５及び電源回路１３６は、回路部１３０の動作に必要なクロック信号及び電源電圧を生成し、通信回路１３１、ＣＰＵ１３２、ＲＡＭ１３３、及びＲＯＭ１３４へ供給する。
【００３４】
図２は、通信装置１００の構成の一例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上面図である。図２では、理解のため、アンテナ１０１を構成する導体箔をグレーで示している。
【００３５】
図２に示すように、通信装置１００は、アンテナ１０１と回路部１３０とを一体化した無線モジュール１２０を、電池１６０とともにセット基板１７０に搭載して構成されている。セット基板１７０には、電源モジュールや、各種通信条件を設定するためのスイッチやメモリなどの部品１５０が搭載されていてもよい。セット基板１７０は、例えば、プリント配線板で構成されてもよい。
【００３６】
無線モジュール１２０は、モジュール基板１４０に、接地導体箔１１０、第１導体箔１１１、第２導体箔１１２、第１端子１１５、第２端子１１６、及び回路部１３０を設けて構成されている。
【００３７】
アンテナ１０１は、接地導体箔１１０、第１導体箔１１１、及び第２導体箔１１２を、それぞれグランドプレーン、給電素子、及び無給電素子として構成される。接地導体箔１１０は、電源用の接地導体箔を兼ねてもよい。
【００３８】
モジュール基板１４０は、例えば、プリント配線板で構成されてもよく、また、セラミック多層基板で構成されてもよい。
【００３９】
回路部１３０は、第１端子１１５に、ＩＣ（集積回路）チップやディスクリート部品などの各種の部品を、はんだなどの導電性接合材で実装して構成されている。回路部１３０は、シールドケースで覆われていてもよい。無線モジュール１２０は、第２端子１１６を介して、はんだなどの導電性接合材でセット基板１７０に実装される。
【００４０】
アンテナ１０１について、詳細な説明を続ける。
【００４１】
図３は、アンテナ１０１の構成の一例を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は下面図である。以下の説明では、便宜上、Ｘ座標が増加する方向を上と言い、Ｘ座標が減少する方向を下と言う。図３の（Ａ）及び（Ｂ）では、理解のため、モジュール基板１４０の上面及び下面に設けられている導体箔をグレーで表している。
【００４２】
図３に示すように、モジュール基板１４０の上面には、第１導体箔１１１、第２導体箔１１２、接続用の導体箔１１３、１１４、及び第１端子１１５が設けられ、モジュール基板１４０の下面には、接地導体箔１１０及び第２端子１１６が設けられている。第１導体箔１１１及び第２導体箔１１２は、長尺状であり、かつモジュール基板１４０を平面視したとき（つまり、モジュール基板１４０をＸ軸方向で見たとき）接地導体箔１１０と重ならない。
【００４３】
第１導体箔１１１は、接地導体箔１１０に近い一端が導体箔１１３に接続され、回路部１３０から導体箔１１３を介してアンテナ信号が供給され、接地導体箔１１０から遠い他端は開放されている。ここで、他端が開放されているとは、当該他端が他のどの導電部材とも接続していないことを表し、以下同様の意味で用いる。
【００４４】
第２導体箔１１２は、接地導体箔１１０に近い一端が導体箔１１４及びモジュール基板１４０に設けられた貫通ビア（図示せず）を介して接地導体箔１１０に接続され、接地導体箔１１０から遠い他端は開放されている。
【００４５】
このような構成によれば、第１導体箔１１１によるアンテナ利得の指向性を第２導体箔１１２によって制御することにより、アンテナ１０１の利得に単一指向性を持たせることができる。接地導体箔１１０、第１導体箔１１１、及び第２導体箔１１２は、すべて単一のモジュール基板１４０に設けられるので、アンテナ１０１は、モジュール基板１４０の厚さを実質的に超えない平板領域に構成でき、モジュール基板１４０上に回路部１３０と共に容易に搭載できる。
【００４６】
特に、第１導体箔１１１及び第２導体箔１１２は、一端で給電及び接地され、他端が開放されることにより、モノポールアンテナとして動作するので、１／４波長に対応する大きさの領域に構成できる。これにより、単一のモジュール基板１４０上に、薄型かつ小型に単一指向性アンテナが構成される。
【００４７】
また、接地導体箔１１０を電源用の接地導体箔に兼用してもよく、その場合、アンテナ１０１によって占有される領域が削減され、セットの小型化にさらに寄与できる。
【００４８】
第１導体箔１１１と第２導体箔１１２とは、略平行に配置され、長手方向と交差する方向（図３の例では、Ｙ軸方向）に並んでいる。これにより、第１導体箔１１１及び第２導体箔１１２をそれぞれ輻射器及び反射器として、鋭い単一指向性を持つ八木・宇田アンテナが構成される。
【００４９】
また、第１導体箔１１１の前記一端及び第２導体箔１１２の前記一端が、モジュール基板１４０を平面視したときに接地導体箔１１０の縁に位置している。これにより、接地導体箔１１０によって第１導体箔１１１及び第２導体箔１１２の鏡像が形成されることで、アンテナ１０１の利得が向上する。
【００５０】
また、第２導体箔１１２の前記一端と接地導体箔１１０とが、導体箔１１４及び貫通ビアで接続されることは必須ではない。例えば、モジュール基板１４０にチップコイルなどのインピーダンス素子（図示せず）を配置し、第２導体箔１１２の前記一端と接地導体箔１１０とを、前記インピーダンス素子を介して接続してもよい。これにより、第１導体箔１１１及び第２導体箔１１２のパターンを決定した後に、前記インピーダンス素子のインピーダンス値に応じて、アンテナ利得の指向性を調整できる。また、第２導体箔１１２の短縮を図ることもできる。さらには、前記インピーダンス素子にＭＥＭＳによる可変インピーダンス素子を用いることで、アンテナ利得の指向性を可変にすることもできる。
【００５１】
また、第１導体箔１１１と第２導体箔１１２とが、モジュール基板１４０の同一面（上述の例では上面）に配置されることは必須ではない。例えば、第１導体箔１１１と第２導体箔１１２とを、モジュール基板１４０の上面と下面とにそれぞれ配置してもよい。モジュール基板１４０が多層基板である場合、接地導体箔１１０、第１導体箔１１１、及び第２導体箔１１２のうちの１つ以上が、露出しない内層の配線層に設けられてもよい。
【００５２】
本発明者らは、上述のように構成されたアンテナ１０１の指向性を確かめるため、実施例及び比較例に係るアンテナを設定し、シミュレーションによりそれぞれのアンテナ利得の指向性を求めた。
【００５３】
図４は、実施例に係るアンテナの寸法の一例を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は下面図である。以下の説明では、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の寸法を、それぞれ厚さ、幅、長さと言う。
【００５４】
図４に示すように、長さ５０．０ｍｍ、幅１９３．０ｍｍ、厚さ０．９６ｍｍのモジュール基板１４０を想定する。モジュール基板１４０の下面を長さ２０．０ｍｍの第１部分と長さ３０．０ｍｍの第２部分とに二分し、第１部分に接地導体箔１１０を配置する。
【００５５】
第２部分と対向する（つまり、平面視で接地導体箔１１０と重ならない）上面の部分に、長さ２０．５ｍｍ、幅１．０ｍｍの第１導体箔１１１と、長さ２４．０ｍｍ、幅１．０ｍｍの第２導体箔１１２とを配置する。第１導体箔１１１は、一端を接地導体箔１１０の縁に揃え、モジュール基板１４０の幅の中央に配置する。第２導体箔１１２は、一端を接地導体箔１１０の縁に揃え、第１導体箔１１１から２８．５ｍｍ離して配置する。
【００５６】
第１導体箔１１１は、接地導体箔１１０とは接続されておらず、前記一端にアンテナ信号が給電される。第２導体箔１１２は、前記一端が接地導体箔１１０に接続されている。
【００５７】
図５は、実施例に係るアンテナ利得の指向性の一例を示すレーダーチャートである。図５の例は、図４の寸法のアンテナによるシミュレーションの結果であり、周波数２４４２ＭＨｚ（すなわち２．４ＧＨｚ帯２４００〜２４８３．５ＭＨｚの中心周波数）でかつ水平偏波の無線信号に対するアンテナ利得のＹＺ面での指向性の一例を示している。
【００５８】
図５に示すように、無給電素子である第２導体箔１１２の位置と幅と長さを適切に設定することによって、第２導体箔１１２が反射器として動作してアンテナアレーになり、アンテナ利得に単一指向性を持たせることができている。ここで、指向性に傾きが生じているのは、接地導体箔１１０の大きさが有限であるために、接地導体箔１１０に流れる電流が放射に寄与するためである。
【００５９】
図６は、比較例に係るアンテナの寸法の一例を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は下面図である。当該アンテナは、図４の実施例に係るアンテナと比べて、第２導体箔１１２が省略されている点が異なる。
【００６０】
図７は、比較例に係るアンテナ利得の指向性の一例を示すレーダーチャートである。図７の例は、図６の寸法のアンテナによるシミュレーションの結果であり、周波数２４４２ＭＨｚで水平偏波の無線信号に対するアンテナ利得のＹＺ面での指向性パターンの一例を示している。このシミュレーションでは、図７に示すように、モノポールアンテナに特有の、２方向に均等な８の字型の指向性パターンが確認できた。
【００６１】
これらのシミュレーション結果から、モノポールアンテナとして機能する第１導体箔１１１を持つ基板上に第２導体箔１１２を形成するだけで、追加の放射素子や立体的な構造を採用することなく、アンテナ利得に単一指向性を持たせられることが確かめられた。
【００６２】
第２導体箔１１２は、プリント配線板に導体箔をパターニングする際に形成できるので、第２導体箔１１２を設けるための追加的なコストは生じない。従って、実施例のアンテナによれば、比較例の平面モノポールアンテナと略同等のサイズ及びコストで、アンテナ利得に単一指向性を持たせた平面アンテナが実現される。
【００６３】
これにより、平面モノポールアンテナを搭載している無線ビーコンなどの通信装置に、サイズやコストの増加なしに、単一指向性の平面アンテナを導入することが可能になる。
【００６４】
（実施の形態２）
実施の形態２に係るアンテナは、実施の形態１に係るアンテナと同様、基板に所定のパターンの導体箔を設けて構成された単一指向性アンテナである。実施の形態２に係るアンテナは、実施の形態１に係るアンテナと比べて、モジュール基板ではなくセット基板に形成されている点、及び、アンテナを構成する導体箔の形状の細部において異なる。以下、実施の形態１で説明した構成要素は、同一の参照符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる事項について主に説明する。
【００６５】
図８は、実施の形態２に係るアンテナを含む通信装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、通信装置２００は、アンテナ２０１と、回路部１３０を有する無線モジュール２２０と、電池１６０とを備える。無線モジュール２２０は、回路部１３０を含み、アンテナ２０１を含まない。回路部１３０の機能的な構成は、実施の形態１の回路部１３０と同等である。
【００６６】
図９は、通信装置２００及びアンテナ２０１の構成の一例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上面図である。以下の説明では、便宜上、Ｘ座標が増加する方向を上と言い、Ｘ座標が減少する方向を下と言う。図９の（Ｂ）では、理解のため、アンテナ２０１を構成する導体箔をグレーで示している。
【００６７】
図９に示すように、通信装置２００は、セット基板２７０の上面に、接地導体箔２１０、第１導体箔２１１、及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂを配置し、無線モジュール２２０、電池１６０を搭載して構成されている。セット基板２７０の上面には、電源モジュールや、各種通信条件を設定するためのスイッチやメモリなどの部品１５０が搭載されていてもよい。セット基板２７０は、例えば、プリント配線板で構成されてもよい。
【００６８】
アンテナ２０１は、接地導体箔２１０、第１導体箔２１１、第２導体箔２１２ａ、２１２ｂを、それぞれグランドプレーン、給電素子、及び無給電素子として構成される。接地導体箔２１０は、電源用の接地導体箔を兼ねてもよい。
【００６９】
無線モジュール２２０は、図２の無線モジュール１２０からアンテナ１０１を省略したモジュール部品であってもよく、また、回路部１３０の全ての回路ブロックを集積回路チップに統合してなる、いわゆるシステムオンチップであってもよい。図９では、無線モジュール２２０、部品１５０、及び電池１６０をセット基板２７０に実装するための端子の図示を省略している。
【００７０】
アンテナ２０１について、詳細な説明を続ける。
【００７１】
第１導体箔２１１及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂは、長尺状であり、かつセット基板２７０を平面視したとき（つまり、セット基板２７０をＸ軸方向で見たとき）接地導体箔２１０と重ならない。
【００７２】
第１導体箔２１１は、接地導体箔２１０に近い一端に、無線モジュール２２０からアンテナ信号を供給され、接地導体箔２１０から遠い他端は開放されている。
【００７３】
第２導体箔２１２ａ、２１２ｂは、それぞれ、接地導体箔２１０に近い一端が接地導体箔２１０と接続され、接地導体箔２１０から遠い他端は開放されている。第２導体箔２１２ａ、２１２ｂは、接地導体箔２１０と同じ導体箔で、接地導体箔２１０と連続して形成されていてもよい。
【００７４】
このような構成によれば、第１導体箔２１１によるアンテナ利得の指向性を第２導体箔２１２ａ、２１２ｂによって制御することにより、アンテナ２０１の利得に単一指向性を持たせることができる。接地導体箔２１０、第１導体箔２１１、及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂは、すべて単一のセット基板２７０に設けられるので、アンテナ２０１は、セット基板２７０の厚さを実質的に超えない平板領域に構成でき、セット基板２７０上に回路部１３０を含む無線モジュール２２０と共に容易に搭載できる。
【００７５】
特に、第１導体箔２１１及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂは、一端で給電及び接地され、他端が開放されることにより、モノポールアンテナとして動作するので、１／４波長に対応する大きさの領域に構成できる。これにより、単一のセット基板２７０上に、薄型かつ小型に単一指向性アンテナが構成される。
【００７６】
また、接地導体箔２１０を電源用の接地導体箔に兼用してもよく、その場合、アンテナ２０１によって占有される領域が削減され、セットの小型化にさらに寄与できる。
【００７７】
第１導体箔２１１と第２導体箔２１２ａ、２１２ｂとは、略平行に配置され、長手方向と交差する方向（図９の例では、Ｙ軸方向）に並んでいる。これにより、第１導体箔２１１を輻射器とし、第２導体箔２１２ａ、２１２ｂをそれぞれ反射器及び導波器として、鋭い単一指向性を持つ八木・宇田アンテナが構成される。
【００７８】
また、第１導体箔２１１の前記一端及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂの前記一端が、セット基板２７０を平面視したときに接地導体箔２１０の縁に位置している。これにより、接地導体箔２１０によって第１導体箔２１１及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂの鏡像が形成されることで、アンテナ２０１の利得が向上する。
【００７９】
また、第２導体箔２１２ａ、２１２ｂの前記一端と接地導体箔２１０とが連続していることは必須ではない。例えば、セット基板２７０にチップコイルなどのインピーダンス素子（図示せず）を配置し、第２導体箔２１２ａ、２１２ｂの前記一端と接地導体箔２１０とを、前記インピーダンス素子を介して接続してもよい。これにより、第１導体箔２１１及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂのパターンを決定した後に、前記インピーダンス素子のインピーダンス値に応じて、アンテナ利得の指向性を調整できる。また、第２導体箔２１２ａ、２１２ｂの短縮を図ることもできる。さらには、前記インピーダンス素子にＭＥＭＳによる可変インピーダンス素子を用いることで、アンテナ利得の指向性を可変にすることもできる。
【００８０】
また、第１導体箔２１１と第２導体箔２１２ａ、２１２ｂとが、セット基板２７０の同一面（上述の例では上面）に配置されることは必須ではない。例えば、第１導体箔２１１をセット基板２７０の上面に配置し、接地導体箔２１０と第２導体箔２１２ａ、２１２ｂとを、セット基板２７０の下面に配置してもよい。セット基板２７０が多層基板である場合、接地導体箔２１０、第１導体箔２１１、及び第２導体箔２１２ａ、２１２ｂのうちの１つ以上が、露出しない内層の配線層に設けられてもよい。
【００８１】
本発明者らは、上述のように構成されたアンテナ２０１の指向性を確かめるため、実施例に係るアンテナを設定し、シミュレーションにより指向性パターンを求めた。なお、このシミュレーションは、実施の形態１での実施例との対比のため、第１導体箔２１１と第２導体箔２１２ａ、２１２ｂとをセット基板２７０の上面に配置し、接地導体箔２１０をセット基板２７０の下面に配置したアンテナを設定した。
【００８２】
図１０は、実施例に係るアンテナの寸法の一例を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は下面図である。以下の説明では、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の寸法を、それぞれ厚さ、幅、長さと言う。
【００８３】
図１０に示すように、長さ５０．０ｍｍ、幅９３．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのセット基板２７０を想定する。セット基板２７０の下面を長さ２０．０ｍｍの第１部分と長さ３０．０ｍｍの第２部分とに二分し、第１部分に接地導体箔２１０を配置する。
【００８４】
第２部分と対向する（つまり、平面視で接地導体箔２１０と重ならない）上面の部分に、長さ１８．５ｍｍ、幅１．０ｍｍの第１導体箔２１１、長さ２２．５ｍｍ、幅１．０ｍｍの第２導体箔２１２ａ、及び、長さ１６．０ｍｍ、幅１．０ｍｍの第２導体箔２１２ｂを配置する。
【００８５】
第２導体箔２１２ａは、一端を接地導体箔２１０の縁に揃え、接地導体箔２１０の左辺から幅方向に２．５ｍｍ離して配置する。第１導体箔２１１は、一端を接地導体箔２１０の縁に揃え、第２導体箔２１２ａから１９．５ｍｍ離して配置する。第２導体箔２１２ｂは、一端を接地導体箔２１０の縁に揃え、第１導体箔２１１から第２導体箔２１２ａの反対側に２５．５ｍｍ離して配置する。第２導体箔２１２ｂから接地導体箔２１０の右辺までは幅方向に４２．５ｍｍ離間する。
【００８６】
第１導体箔２１１は、接地導体箔２１０とは接続されておらず、前記一端にアンテナ信号が給電される。第２導体箔１１２ａの前記一端、及び第２導体箔１１２ｂの前記一端は、接地導体箔２１０に接続されている。
【００８７】
図１１は、実施例に係るアンテナの指向性パターンの一例を示すレーダーチャートである。図１１の例は、所定の寸法のアンテナによるシミュレーションの結果であり、周波数２４４２ＭＨｚで水平偏波の無線信号に対するＹＺ面での指向性パターンの一例を示している。
【００８８】
図１１に示すように、無給電素子である第２導体箔２１２ａ、２１２ｂの位置と幅と長さを適切に設定することによって、第２導体箔２１２ａ、２１２ｂが、それぞれ反射器及び導波器として動作してアンテナアレーになり、アンテナ利得に単一指向性を持たせることができている。ここで、指向性に傾きが生じているのは、接地導体箔２１０の大きさが有限であるために、接地導体箔２１０に流れる電流が放射に寄与するためである。
【００８９】
このシミュレーション結果から、モノポールアンテナとして機能する第１導体箔２１１を持つ基板上に第２導体箔２１２ａ、２１２ｂを形成するだけで、追加の放射素子や立体的な構造を採用することなく、アンテナ利得に単一指向性を持たせられることが確かめられた。
【００９０】
第２導体箔２１２ａ、２１２ｂは、プリント配線板に導体箔をパターニングする際に形成できるので、第２導体箔２１２ａ、２１２ｂを設けるための追加的なコストは生じない。従って、実施例のアンテナによれば、比較例の平面モノポールアンテナと略同等のサイズ及びコストで、アンテナ利得に単一指向性を持たせた平面アンテナが実現される。
【００９１】
これにより、平面モノポールアンテナを搭載している無線ビーコンなどの通信装置に、サイズやコストの増加なしに、単一指向性の平面アンテナを導入することが可能になる。
【００９２】
なお、上述の例で示した無給電素子（第２導体箔）は２本であるが、無給電素子の数を増すことでアンテナ利得の指向性を最適化することもできる。
【００９３】
以上、本発明の実施の形態に係るアンテナ及び無線モジュールについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、例えば無線ビーコンなど、単一指向性アンテナを用いる無線装置に広く利用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１００、２００  通信装置
１０１、２０１  アンテナ
１１０、２１０  接地導体箔
１１１、２１１  第１導体箔
１１２、２１２ａ、２１２ｂ  第２導体箔
１１３、１１４  接続用の導体箔
１１５  第１端子
１１６  第２端子
１２０、２２０  無線モジュール
１３０  回路部
１３１  通信回路
１３２  ＣＰＵ
１３３  ＲＡＭ
１３４  ＲＯＭ
１３５  クロック回路
１３６  電源回路
１４０  モジュール基板
１５０  部品
１６０  電池
１７０、２７０  セット基板
【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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