(57)【要約】【課題】省スペース化と低コスト化を図って異なる周波数帯域の電波に対して送受信特性を有する。【解決手段】幅狭の導体パターンからなり給電部６と接続された給電パターン部１１と、幅広の導体パターンからなりグランド部７と接続されたグランドパターン部１２と、給電パターン部１１とグランドパターン部１２とを所定の周波数帯域の電波波長に対応する線路長を有しかつループ状に接続することによって開放ループパターンを構成するアンテナ素子パターン部１３と、給電パターン部１１から分岐されるとともにアンテナ素子パターン部１３の経路途中で接続されてその一部に閉ループパターン１６を構成する短絡パターン部１４とから構成される。アンテナ素子パターン部１３が給電パターン部１１よりも幅広の導体パターンで形成されるとともに、短絡パターン部１４が給電パターン部１１と同等の幅狭の導体パターンによって形成される。【選択図】  図２
2004260343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅狭の導体パターンからなり、基端が給電部と接続された給電パターン部と、
上記給電パターン部の導体パターンに対して幅広の導体パターンからなり、基端がグランド部と接続されたグランドパターン部と、
上記給電パターン部の導体パターンに対して幅広の導体パターンからなり、所定の異なる複数の周波数帯域の電波波長に対応した線路長さを有して上記給電パターン部と上記グランドパターン部とにループ状に接続して不平衡型の開放ループパターンを構成するアンテナ素子パターン部と、
上記給電パターン部から分岐された幅狭の導体パターンからなり、上記アンテナ素子パターン部に対して経路途中で接続されてその一部に閉ループパターンを構成する短絡パターン部と
から構成されたアンテナ素子を備えることを特徴とする小型アンテナ装置。
【請求項２】
上記給電パターン部の一部に、インダクティブ線路部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の小型アンテナ装置。
【請求項３】
上記給電パターン部と上記グランドパターン部とが、上記アンテナ素子パターン部の外周部からパターン幅を次第に変化させずにステップ型接続部を介して接続されることを特徴とする請求項１に記載の小型アンテナ装置。
【請求項４】
上記アンテナ基板が、主基板に対して一端部の近傍上に直交状態で搭載されることを特徴とする請求項１に記載の小型アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる周波数帯域の電波の送受信特性と周波数マッチング特性とを有する小型アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信機能は、近年パーソナルコンピュータ等の情報処理機器或いは携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等の通信端末機器ばかりでなく、各種の民生用電子機器、例えばオーディオ製品、ビデオ機器、カメラ機器、プリンタ或いはエンタテイメントロボット等にも搭載されている。無線通信機能は、電子機器ばかりでなく、例えば無線ＬＡＮ用のアクセスポイント、ＰＣＭＣＩＡ仕様（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｓｉａｔｉｏｎ）カード、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ミニＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）カード等のいわゆる小型のアクセサリカードにも搭載されることによりストレージ機能と無線通信機能とを備えた無線カードモジュールを構成している。
【０００３】
無線通信方式としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａで提案されている５．２ＧＨｚ帯域の電波を用いる狭域無線通信システムやＩＥＥＥ８０２．１１ｂで提案されている２．４ＧＨｚ帯域の電波を用いる無線ＬＡＮシステム或いはＢｌｕｅｔｏｏｈと称される近距離無線通信システム等の種々の無線通信方式が提案されている。各種電子機器や無線カードモジュール等においては、かかる周波数帯域を異にする複数の無線通信方式に対して接続を可能とするインターフェース仕様を有し、各周波数帯域の電波を送受信することが可能であることが必要となっている。無線カードモジュール等においては、複数の無線通信方式に対応するためにそれぞれの周波数帯域の電波を送受信可能とするアンテナが必要となるとともに、さらに異なる方向からの電波の送受信を可能とするダイバーシチ構成とするために各周波数帯域毎に配置を異にした２本のアンテナが必要となる。
【０００４】
従来の無線カードモジュール１００は、図７に示すようにカードサイズのモジュール基板１０１上に詳細を省略する通信制御部１０２や信号処理部１０３或いはメモリ部１０４等を有する回路部１０５が搭載されるとともに、モジュール基板１０１の長手方向の相対する両側領域にアンテナ部１０６とコネクタ部１０７とが設けられ、図示しないケースの内部に収納される。無線カードモジュール１００は、コネクタ部１０７を本体機器に設けたスロットに装填することにより、コネクタ部１０７が本体機器側のコネクタ部と接続されて無線通信機能を含む所定の機能を付加する。
【０００５】
無線カードモジュール１００は、本体機器に装填された状態においてアンテナ部１０６が本体機器から露出されて、このアンテナ部１０６により電波を送受信する。無線カードモジュール１００は、例えば上述した５．２ＧＨｚ帯域と２．４ＧＨｚ帯域の異なる周波数帯域の電波に対して送受信特性を有するとともに電波の方向特性すなわちダイバーシチ特性とを有する。したがって、無線カードモジュール１００には、図７に示すようにアンテナ部１０６に、一対のアンテナ素子１０８，１０９とからなる５．２ＧＨｚ帯域用の第１のアンテナ１１０と、一対のアンテナ素子１１１，１１２とからなる２．４ＧＨｚ帯域用の第２のアンテナ１１３とが設けられている。
【０００６】
無線カードモジュール１００には、モジュール基板１０１のアンテナ部１０６において、幅方向に離間した一方領域に第１のアンテナ１１０が形成されるとともに他方領域に第２のアンテナ１１３が形成される。第１のアンテナ１１０は、モジュール基板１０１上に側縁に沿って長手方向にパターン形成されたアンテナ素子１０８と、このアンテナ素子１０８と直交して側端に沿ってパターン形成されたアンテナ素子１０９とからなる。第２のアンテナ１１３も、モジュール基板１０１上に側縁に沿って長手方向にパターン形成されたアンテナ素子１１１と、このアンテナ素子１１１と直交して側端に沿ってパターン形成されたアンテナ素子１１２とからなる。
【０００７】
無線カードモジュール１００においては、５．２ＧＨｚ帯域と２．４ＧＨｚ帯域の電波に対する送受信特性とダイバーシチ特性とを備えるために、上述したようにそれぞれ一対のアンテナ素子（１０８，１０９），（１１１，１１２）を互いに直交して配列してなる二組のアンテナ１１０，１１３をモジュール基板１０１上に形成しなければならない。かかる無線カードモジュール１００は、アンテナ部１０６に大きな面積が必要となることから、小型化の実現が困難となるといった問題がある。
【０００８】
また、図８に示した従来の無線カードモジュール１２０は、アンテナ部１０６に一対のチップアンテナ１２１，１２２が搭載されてなる。チップアンテナ１２１，１２２は、例えば体積が４０ｍｍ３程度の超小型なセラミック誘電体アンテナからなり、それぞれ５．２ＧＨｚ帯域と２．４ＧＨｚ帯域の電波に対する送受信特性を有している。チップアンテナ１２１，１２２は、ダイバーシチ特性が付与されるようにモジュール基板１０１のアンテナ部１０６に配列されて実装される。
【０００９】
無線カードモジュール１２０においては、超小型のチップアンテナ１２１，１２２を備えることで、本体機器からのアンテナ部１０６の突出量を低減するとともに小型軽量化が図られるようになる。しかしながら、無線カードモジュール１２０においては、チップアンテナ１２１，１２２が比較的高価であるためにコストが高くなるといった問題があった。また、無線カードモジュール１２０は、チップアンテナ１２１，１２２がモジュール基板１０１の基板サイズや本体機器の筐体の材質や比誘電率或いは間隔等の変化により生じる電磁界変化の影響を受けて特性が著しく変化するといった特性があり、この特性変化によってインピーダンスマッチングにズレが生じたり、利得が低下してしまうといったように実用特性に問題があった。
【００１０】
図９に示した従来の無線カードモジュール１３０も、モジュール基板１０１のアンテナ部１０６に、幅方向に離間した一方領域に５．２ＧＨｚ帯域用のダイバシチを構成する一対の第１のアンテナ１３１，１３２が形成されるとともに、他方領域に２．４ＧＨｚ帯域用のダイバシチを構成する一対の第２のアンテナ１３３，１３４が形成されてなる。無線カードモジュール１３０は、これら第１のアンテナ１３１，１３２と第２のアンテナ１３３，１３４とが、それぞれいわゆる逆Ｆ形アンテナ（ＩＦＡ：ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｆ  ａｎｔｅｎａ）或いは基板にＦ形パターンを直接形成したり金属薄板の板金加工によって形成したＦ型アンテナ素子を基板上に接合してなるいわゆる平面逆Ｆ型アンテナ（ＰＩＦＡ：ｐｌａｉｎｅｒ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｆ  ａｎｔｅｎａ）によって構成される。
【００１１】
無線カードモジュール１３０は、各逆Ｆ形アンテナ１３１〜１３４が、上述したチップアンテナ１２１，１２２と比較して、適用帯域が広く、本体機器の筐体金属部分等の影響による特性変化も少ないことから安定した性能を有する。無線カードモジュール１３０は、各逆Ｆ形アンテナ１３１〜１３４が、チップアンテナ１２１，１２２と比較して廉価に形成されることから、コストの低減が図られる。しかしながら、無線カードモジュール１３０は、例えば５．２ＧＨｚ帯域に特性を有する第１のアンテナ１３１，１３２がそれぞれモジュール基板１０１上において１個当たり約１５０ｍｍ２程度の容積を必要とするとともに２．４ＧＨｚ帯域に特性を有する第２のアンテナ１３３，１３４が配線基板上において１個当たり約３００ｍｍ２程度の容積を必要とする。したがって、無線カードモジュール１３０においては、かかる逆Ｆ形アンテナ１３１〜１３４をモジュール基板１０１に形成することによって大型化するといった問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
発明者等は、上述した従来の小型アンテナ装置の問題を解決すべく、様々なアンテナ素子パターンについて鋭意検討を重ねてきた。図１０及び図１１に示した無線カードモジュール１４０は、詳細を後述する一端側を給電部とするとともに他端側をグランドに接続した不平衡構造のループ状パターンからなるアンテナ素子１４５を備えてなる。無線カードモジュール１４０も、モジュール基板１４１上に詳細を省略する通信制御部や信号処理部或いはメモリ部等を有する回路部１４２が搭載されるとともに、モジュール基板１４１の長手方向の一端側にコネクタ部１４３が設けられている。無線カードモジュール１４０には、図１０に示すようにモジュール基板１４１のコネクタ部１４３と相対する他端側に位置してアンテナ基板１４４が搭載される。
【００１３】
アンテナ基板１４４は、モジュール基板１４１の幅とほぼ同等の長さを有する矩形基板からなり、一方の主面上にアンテナ素子１４５と、給電ランド１４６及びグランドランド１４７が形成されている。給電ランド１４６とグランドランド１４７は、図１１に示すようにアンテナ基板１４４のモジュール基板１４１との接続部を構成する下端部の略中央に位置して互いに絶縁を保持されて形成されている。
【００１４】
アンテナ素子１４５は、給電ランド１４６から高さ方向に立上り形成された給電パターン部１４８と、この給電パターン部１４８と平行に対峙してグランドランド１４７から高さ方向に立上り形成されたグランドパターン部１４９と、これら給電パターン部１４８とグランドパターン部１４９とを接続した矩形ループ状のアンテナ素子パターン部１５０とからなる。アンテナ素子１４５は、これら給電パターン部１４８とグランドパターン部１４９及びアンテナ素子パターン部１５０とが、それぞれのパターン幅を全て１ｍｍの同幅に形成され、また給電パターン部１４８とグランドパターン部１４９との間隔が約１ｍｍとされる。
【００１５】
アンテナ素子パターン部１５０は、給電パターン部１４８とグランドパターン部１４９の上端部に横長矩形枠状のループパターンを構成するようにして形成されてなる。アンテナ素子パターン部１５０は、アンテナ基板１４４の比誘電率を４．４とした場合に、その長さが例えば５．２ＧＨｚ帯域と２．４ＧＨｚ帯域との異なる２つの周波数帯の電波ｆ１，ｆ２に対してそれぞれの波長の約１／６、約１／３となるように形成されている。
【００１６】
以上のように構成されたアンテナ基板１４４は、アンテナ素子１４５が不平衡構造のループ状アンテナ素子パターンを構成することによって、従来の平衡型アンテナ素子パターンのように回路部１４２との間にバラン等を不要として構造の簡易化が図られる。アンテナ素子１４５は、上述した線路長を有することから第１の周波数帯と第２の周波数帯域とで共振を生じる。アンテナ基板１４４は、アンテナ素子１４５のアンテナ素子パターン部１５０をループ状としたことから、小型化が図られる。
【００１７】
アンテナ素子１４５は、入出力周波数に対するリターンロス特性が、図１２に示した特性図のようなシュミレーション結果を得る。なお、同特性図において、縦軸が利得（ｄＢ）、横軸が入力周波数（ＧＨｚ）である。アンテナ素子１４５は、同図から明らかなように第１の周波数帯ｆ１と第２の周波数帯域ｆ２においてそれぞれ放射が発生する特性を有する。したがって、アンテナ素子１４５は、上述したようにループ状パターンによりアンテナ基板１４４の小容量化を実現するとともに、不平衡構造による５．２ＧＨｚ帯域用と２．４ＧＨｚ帯域用とに共用可能なマルチバンドアンテナを構成することが可能である。
【００１８】
発明者等は、上述した無線カードモジュール１４０について、５．２ＧＨｚ帯域と２．４ＧＨｚ帯域とに送受信特性を有する不平衡構造のループ状パターンからなるアンテナ素子を基本にして、さらにその送受信特性の向上を図るべくマッチング特性の改善について検討を押し進めた。図１３に示したアンテナ基板１５５は、アンテナ素子１５６が、上述したアンテナ基板１４４と同様に給電パターン部１５７とグランドパターン部１５８とを横長矩形枠状のループパターンからなるアンテナ素子パターン部１５９によって接続した不平衡構造からなる。
【００１９】
アンテナ素子１５６は、給電パターン部１５７を高インピーダンス化することによってマッチング特性の対応が図られるようにした。すなわち、アンテナ素子１５６は、図１３に示すように給電パターン部１５７のパターン幅ｗ１がグランドパターン部１５８及びアンテナ素子パターン部１５９のパターン幅ｗ２よりも幅狭となるようにｗ１＜＜ｗ２に形成される。アンテナ素子１５６は、具体的にはグランドパターン部１５８とアンテナ素子パターン部１５９とのパターン幅ｗ２を１ｍｍのままとするが、給電パターン部１５７のパターン幅ｗ１を０．１ｍｍとして給電部を高インピーダンス化して周波数マッチング特性の向上を図るようにした。
【００２０】
かかるアンテナ素子１５６は、入出力周波数に対するリターンロス特性が、図１４に示した特性図のようなシュミレーション結果を得る。アンテナ素子１５６は、第１の周波数帯ｆ１と第２の周波数帯域ｆ２においてそれぞれ放射が発生する特性を有する。しかしながら、アンテナ素子１５６は、給電部を高インピーダンス化したにもかかわらず、上述したアンテナ素子１４５との比較ではさほど大きな有意差が奏せられなかった。したがって、アンテナ素子１５６においても、何らかの周波数マッチング手段を設けて特性向上を図る必要がある。
【００２１】
したがって、本発明は、省スペース化と低コスト化を図って異なる周波数帯域の電波に対して高送受信特性を有する小型のアンテナ装置を提供することを目的に提案されたものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる小型アンテナ装置は、幅狭の導体パターンからなり基端が給電部と接続された給電パターン部と、この給電パターン部の導体パターンに対して幅広の導体パターンからなり基端がグランド部と接続されたグランドパターン部と、所定の異なる周波数帯域の電波波長に対応する線路長を有して給電パターン部の自由端とグランドパターン部の自由端とをループ状に接続することによって開放ループパターンを構成するアンテナ素子パターン部と、給電パターン部から分岐されるとともにアンテナ素子パターン部に対して経路途中で接続されることによってその一部に閉ループパターンを構成する短絡パターン部とから構成されたアンテナ素子を備える。本発明にかかる小型アンテナ装置は、アンテナ素子パターン部が給電パターン部の導体パターンに対して幅広の導体パターンによって構成されるとともに、短絡パターン部が給電パターン部と同等の幅狭の導体パターンによって構成される。
【００２３】
以上のように構成された本発明にかかる小型アンテナ装置によれば、所定の線路長を有する不平衡構造のループ状パターンからなるアンテナ素子パターン部を備えることによって、小容量化を図って異なる周波数帯域の電波に対する送受信特性を有することが可能となる。また、本発明にかかる小型アンテナ装置によれば、給電パターン部を幅狭の導体パターンにより形成することによって給電部の高インピーダンス化を図るとともに、短絡パターン部を形成してアンテナ素子パターン部の一部に閉ループパターンを構成して異なる周波数帯域の電波に対して電流変化を生じさせることにより周波数マッチング特性の向上が図られるようになる。したがって、本発明にかかる小型アンテナ装置によれば、省スペース化とコスト低減が図られるとともに、異なる周波数帯域の電波に対する送受信特性が大幅に向上されて無線カードモジュール等に好適に用いられる実用的なマルチバンド対応のアンテナ装置が実現される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示した図１及び図２に示した無線カードモジュール１は、図示しない全体がカードサイズに形成された筐体内に、モジュール基板２と、詳細を後述する不平衡構造のループ状パターンからなるアンテナ素子１０を設けたアンテナ基板３とが収納される。無線カードモジュール１には、モジュール基板２に詳細を省略する例えばストレージ機能用メモリ素子、ベースバンド信号処理用ＬＳＩ或いは高周波信号処理用ＲＦモジュール等を有する回路部４が搭載され、またこのモジュール基板２の一端側に位置してアンテナ基板３が直交状態で搭載されかつ他端側に位置してＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｐｕｔｅｒ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｓｉａｔｉｏｎ）規格準拠のコネクタ部５が設けられている。
【００２５】
無線カードモジュール１は、必要に応じてＰＣＭＣＩＡ規格準拠のコネクタ部が内蔵されたパーソナルコンピュータやモバイル機器或いは各種の電子機器等に設けられたスロットに装填されることによって、この本体機器に所定の拡張機能や無線通信機能を付加する。また、無線カードモジュール１は、ストレージ機能を有しており本体機器との間でデータ等の授受も行われる。無線カードモジュール１は、その他の機能について従来のカードモジュールと同等の機能を有する。
【００２６】
無線カードモジュール１は、アンテナ基板３を搭載したモジュール基板２の端部を外部に突出させるようにして本体機器のスロットに装填される。無線カードモジュール１は、アンテナ基板３に設けたアンテナ素子１０が、２種類の周波数帯域、例えば５．２ＧＨｚ帯域と２．４ＧＨｚ帯域の電波長に対応する線路長を有することでこれら電波の送受信特性を有するとともに、例えば各周波数毎に一対を形成することによってダイバーシチ特性を有して、本体機器にかかる無線通信機能を付加する。
【００２７】
無線カードモジュール１は、アンテナ基板３が、例えば一般的なプリント基板用として通常用いられる比較的廉価なＦＲ４グレード（耐熱グレード４：Ｆｌａｍｅ  Ｒｅｔａｒｄａｎｔ  Ｇｒａｄｅ）の耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂銅張積層基板が用いられる。勿論、アンテナ基板３は、例えばＰＥＴフィルム基板や、テフロン（登録商標）−セラミック複合基板或いはセラミック基板等の適宜の基板材を用いてもよい。アンテナ基板３は、高比誘電率基材を用いることにより、共振周波数を下げて小型化が図られるようになる。アンテナ基板３は、基板の比誘電率によってアンテナ素子１０の線路長が適宜規定される。
【００２８】
アンテナ基板３は、モジュール基板２の幅よりもやや短くかつ本体機器のスロットの開口形状よりもやや大きな外形寸法を有する矩形基板からなり、基材に張り合わされた銅箔に対して例えばフォトリソグラフ処理やエッチング処理を施す一般的なプリント配線技術によって、主面上に詳細を後述するアンテナ素子１０がパターン形成される。なお、アンテナ素子１０は、かかるプリント配線技術に限定されず、例えば金属薄板にプレス加工等を施して所定の形状に打ち抜いて形成し、これをアンテナ基板３に接合して構成するようにしてもよい。アンテナ基板３は、廉価な基板を用いるとともに簡易な工程によってアンテナ素子１０が形成されることから、コスト低減が図られる。
【００２９】
アンテナ基板３には、図２に示すようにモジュール基板２との接合部を構成する下端部の略中央に位置して、給電ランド６とグランドランド７とが形成されている。給電ランド６とグランドランド７とは、それぞれ矩形形状を呈するランドからなり相互の間隔Ｗ１が約１ｍｍとされる。アンテナ基板３は、詳細を省略するが給電ランド６が回路部４の高周波信号処理部と接続されて給電を受けるとともに、グランドランド７がグランドパターンと接続されてモジュール基板２に搭載される。
【００３０】
アンテナ素子１０は、連続パターンからなる給電パターン部１１と、グランドパターン部１２と、アンテナ素子パターン部１３と、短絡パターン部１４とからなり、一端側が給電部とされるとともに他端側がグランド部とされた不平衡型の開放ループパターンとして構成される。アンテナ素子１０は、グランドパターン部１２とアンテナ素子パターン部１３とがそれぞれのパターン幅Ｗ３，Ｗ４を約１ｍｍとしたやや幅広のパターンとして形成されるとともに、給電パターン部１１と短絡パターン部１４とがそれぞれのパターン幅Ｗ２，Ｗ５を約０．１ｍｍの幅狭のパターン幅に形成されている。
【００３１】
給電パターン部１１は、図２に示すように給電ランド６から高さ方向に立ち上がるパターンからなる。給電パターン部１１は、幅広の給電ランド６に対してパターン幅を次第に幅狭とするように変化させながら接続することなく同幅で直接連設されたいわゆるステップ型接続構造を以ってパターン形成されている。給電パターン部１１は、幅狭パターンとステップ型接続構造とにより、高インピーダンス化を図った構造となっている。グランドパターン部１２は、給電パターン部１１と平行に対峙しかつほぼ同一長さを有してグランドランド７から高さ方向に立上り形成されてなる。
【００３２】
アンテナ素子パターン部１３は、給電パターン部１１とグランドパターン部１２とに連設された横長矩形を呈してアンテナ基板３の主面上に形成されている。アンテナ素子パターン部１３は、図２に示すように給電パターン部１１の上端からアンテナ基板３の側方に向かって水平方向に直角に分岐された第１の水平短辺部位１３ａと、基板側端の近傍において第１の水平短辺部位１３ａから上方に向かって直角に折曲された第１の垂直短辺部位１３ｂと、基板上端の近傍において第１の垂直短辺部位１３ｂから直角に折曲されるとともに上端に沿って基板側端の近傍まで水平に延長された水平長辺部位１３ｃと、基板側端の近傍において水平長辺部位１３ｃから下方に向かって直角に折曲された第２の垂直短辺部位１３ｄと、グランドパターン部１２と略同一の高さ位置において第２の垂直短辺部位１３ｄから内方に向かって直角に折曲されてグランドパターン部１２と接続された第２の水平短辺部位１３ｅとからなる。
【００３３】
したがって、アンテナ素子パターン部１３は、全体として横長矩形のループ形状を呈している。また、アンテナ素子パターン部１３は、アンテナ基板３の比誘電率を４．４とした場合に、水平長辺部位１３ｃの線路長Ｌが２．４ＧＨｚ帯域の電波波長ｆ１の１／６かつ５．２ＧＨｚ帯域の電波波長ｆ２の１／３となるように規定されて形成されている。なお、アンテナ素子パターン部１３は、アンテナ基板３の比誘電率や適応周波数帯域に応じて適宜の長さに形成される。
【００３４】
アンテナ素子パターン部１３は、上述した横長矩形のループ形状に限定されるものでは無く、例えば楕円形や三角形等の適宜のループパターン形状としてもよい。アンテナ素子パターン部１３は、この場合においても上述した線路長Ｌに保持されるとともに、パターン幅も１ｍｍに形成される。
【００３５】
短絡パターン部１４は、図２に示すように給電パターン部１１の上端をそのまま上方へと延長し、アンテナ素子パターン部１３の水平長辺部位１３ｃと接続ポイント１５において接続された直線状の幅狭パターンからなる。したがって、短絡パターン部１４は、開放ループパターンからなるアンテナ素子パターン部１３の一部に、給電パターン部１１−第１の水平短辺部位１３ａ−第１の垂直短辺部位１３ｂ−水平長辺部位１３ｃの接続ポイント１５−給電パターン部１１からなる閉ループパターン１６を構成する。
【００３６】
以上のように構成されたアンテナ素子１０は、無線カードモジュール１が本体機器のスロットに装填されることによって、給電パターン部１１を介して供給された通信電力を、アンテナ素子パターン部１３において共振して放射する。アンテナ素子１０は、外部から送信された電波をアンテナ素子パターン部１３において受信し、５．２ＧＨｚ帯域の電波及び２．４ＧＨｚ帯域の電波について共振電流を励起して給電パターン部１１を介して無線カードモジュール１に供給する。
【００３７】
アンテナ素子１０においては、上述した所定の線路長Ｌを有する不平衡構造のループ状パターンを有するアンテナ素子パターン部１３の構成によって、５．２ＧＨｚ帯域の電波と２．４ＧＨｚ帯域の電波とに対する送受信特性が奏せられるようになる。また、アンテナ素子１０においては、上述したように給電パターン部１１を幅狭パターンで形成したことによって外付け部品を設けることなく高インピーダンス化されることから、２種類の周波数帯域の電波に対して送受信特性のマッチングが図られるようにする。さらに、アンテナ素子１０においては、短絡パターン部１４によってアンテナ素子パターン部１３の一部に閉ループパターンを形成したことにより、２種類の周波数帯域の電波に応じて全体の開放ループパターンの全長が切り替えられて電流変化が生じるようになり、送受信特性のマッチングが図られるようにする。
【００３８】
アンテナ素子１０は、入出力周波数に対するリターンロス特性が、図３に示した特性図のようなシュミレーション結果を得る。なお、同特性図において、縦軸が利得（ｄＢ）、横軸が入出力周波数（ＧＨｚ）である。アンテナ素子１０は、同図から明らかなように第１の周波数帯域、すなわち２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ１と第２の周波数帯域、すなわち５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２とにおいてそれぞれ共振が発生することで、これら電波に対する送受信特性を有する。アンテナ素子１０は、５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２の利得が約−１２ｄＢ〜−１３ｄＢであり、上述したアンテナ素子１５０やアンテナ素子１５６との比較において大きな差異は無い。しかしながら、アンテナ素子１０は、２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ２の利得が−１６ｄＢ〜−１８ｄＢとなっており、上述したアンテナ素子１５０やアンテナ素子１５６と比較して送受信特性が大きく向上している。
【００３９】
第２の実施の形態として図４及び図５に示したアンテナ基板２０も、上述したアンテナ基板３と同様に、無線カードモジュール１の一端側に位置して直交状態で搭載される。アンテナ基板２０にも、不平衡構造のループ状パターンからなるアンテナ素子２１が形成された基本的な構成をアンテナ基板３と同様とし、対応する部位に同一符号を付すことによって説明を省略する。アンテナ素子２１は、詳細を後述するようにより高インピーダンス化を図った給電パターン部２２の構成に特徴を有している。
【００４０】
すなわち、アンテナ素子２１も、図４に示すように、上述したアンテナ素子１０と同様に給電ランド６とグランドランド７との間で一体に連設された、幅狭の給電パターン部２２と、幅広のグランドパターン部１２と、幅広のアンテナ素子パターン部１３及び幅狭の短絡パターン部１４とからなり、全体が不平衡型の開放ループパターンを構成する。アンテナ素子２１も、幅狭のパターンが約１ｍｍのパターン幅で形成されるとともに、幅広のパターンが約０．１ｍｍのパターン幅で形成される。
【００４１】
アンテナ素子２１も、短絡パターン部１４によって全体として横長矩形で不平衡構造のループ状パターンを構成し、線路長Ｌが２．４ＧＨｚ帯域の電波波長ｆ１の１／６かつ５．２ＧＨｚ帯域の電波波長ｆ２の１／３に規定されて形成されている。アンテナ素子２１にも、短絡パターン部１４を形成したことによってアンテナ素子パターン部１３の一部に閉ループパターン１６が構成される。
【００４２】
アンテナ素子２１においては、上述したように給電パターン部２２が幅狭のパターンによって形成されるとともに、その一部にインダクティブ線路部２３が形成されることにより、さらに給電部の高インピーダンス化を図った構造となっている。インダクティブ線路部２３は、具体的には図５に示すように同一パターン幅であり小対向間隔を以って左右方向に複数回折り返した構造の線路からなる。インダクティブ線路部２３は、各折返し部位間の作用によって、インダクティブ線路を構成する。なお、インダクティブ線路部２３は、かかる折返し線路構造に限定されず、例えばスパイラル型線路或いは鋸歯型線路等の適宜の線路によって構成するようにしてもよい。
【００４３】
以上のように構成されたアンテナ素子２１は、入出力周波数に対するリターンロス特性が、図６に示した特性図のようなシュミレーション結果を得る。なお、同特性図において、縦軸が利得（ｄＢ）、横軸が入出力周波数（ＧＨｚ）である。アンテナ素子２１は、同図から明らかなように第１の周波数帯域、すなわち２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ１と第２の周波数帯域、すなわち５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２とにおいてそれぞれ共振が発生することで、これら電波に対する送受信特性を有する。アンテナ素子２１は、５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２の利得が約−１２ｄＢ〜−１３ｄＢであり、上述したアンテナ素子１０とほぼ同等である。アンテナ素子２１は、２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ２の利得が約−２２ｄＢ〜−２３ｄＢとなり、送受信特性が大きく向上している。
【００４４】
なお、上述した無線カードモジュール１においては、モジュール基板２にアンテナ素子１０、２１を形成したアンテナ基板３，２０を搭載するようにしたが、例えばモジュール基板側にも同様に構成されたアンテナ素子１０やアンテナ素子２１をパターン形成してもよい。無線カードモジュール１は、モジュール基板２側のアンテナ素子とアンテナ基板３，２０側のアンテナ素子１０，２１とが互いに直交状態で配置されることによって偏波を変えたダイバシチアンテナを構成する。無線カードモジュール１は、複数個のチップアンテナを搭載してダイバシチアンテナを構成した場合と比較して、ほぼ同等の容量で実現可能でありかつ広帯域で機器の設計自由度を大幅に向上させるとともに低コスト化を図ることが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるアンテナ装置によれば、所定の線路長を有する不平衡構造のループ状パターンからなるアンテナ素子を備えることによって異なる周波数帯域の電波の送受信が可能とされるとともに、給電パターン部の高インピーダンス化と短絡パターン部によるアンテナ素子パターン部内の閉ループパターン形成との構成によりこれら異なる周波数帯域の電波に対するインピーダンスマッチングが図られて高精度の送受信特性を有することが可能となる。また、本発明にかかる小型アンテナ装置によれば、省スペース化とコスト低減が図られ、例えば無線カードモジュール等に好適に用いられる実用的なマルチバンド対応のアンテナ装置を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示す無線カードモジュールの斜視図である。
【図２】同アンテナ基板の正面図である。
【図３】アンテナ装置のリターンロス特性をシミュレーションした特性図である。
【図４】第２の実施の形態として示すアンテナ基板の正面図である。
【図５】インダクティブ線路部同の説明図である。
【図６】アンテナ装置のリターンロス特性をシミュレーションした特性図である。
【図７】従来のパターンアンテナが形成された無線カードモジュールの平面図である。
【図８】従来のチップアンテナを搭載した無線カードモジュールの平面図である。
【図９】従来の逆Ｆ型アンテナを搭載した無線カードモジュールの平面図である。
【図１０】本発明の前提となるアンテナ装置を備える無線カードモジュールの斜視図である。
【図１１】同アンテナ基板の正面図である。
【図１２】アンテナ装置のリターンロス特性をシミュレーションした特性図である。
【図１３】他のアンテナ基板の正面図である。
【図１４】アンテナ装置のリターンロス特性をシミュレーションした特性図である。
【符号の説明】
１  無線カードモジュール、２  モジュール基板、３  アンテナ基板、４  回路部、５  コネクタ部、６  給電ランド、７  グランドランド、１０  アンテナ素子、１１  給電パターン部、１２  グランドパターン部、１３  アンテナ素子パターン部、１４  短絡パターン部、１５  接続ポイント、１６  閉ループパターン、２０  アンテナ基板、２１  アンテナ素子、２２  給電パターン部、２３インダクティブ線路部
【図１】
2004260343.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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【図９】
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【図１０】
2004260343.tif 000012
【図１１】
2004260343.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004260343.tif 000015
【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年3月31日(2003.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
アンテナ素子１４５は、入出力周波数に対するリターンロス特性が、図１２に示した特性図のようなシュミレーション結果を得る。なお、同特性図において、縦軸がリターンロス（ｄＢ）、横軸が入力周波数（ＧＨｚ）である。アンテナ素子１４５は、同図から明らかなように第１の周波数帯ｆ１と第２の周波数帯域ｆ２においてそれぞれ放射が発生する特性を有する。したがって、アンテナ素子１４５は、上述したようにループ状パターンによりアンテナ基板１４４の小容量化を実現するとともに、不平衡構造による５．２ＧＨｚ帯域用と２．４ＧＨｚ帯域用とに共用可能なマルチバンドアンテナを構成することが可能である。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
アンテナ素子１０は、入出力周波数に対するリターンロス特性が、図３に示した特性図のようなシュミレーション結果を得る。なお、同特性図において、縦軸がリターンロス（ｄＢ）、横軸が入出力周波数（ＧＨｚ）である。アンテナ素子１０は、同図から明らかなように第１の周波数帯域、すなわち２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ１と第２の周波数帯域、すなわち５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２とにおいてそれぞれ共振が発生することで、これら電波に対する送受信特性を有する。アンテナ素子１０は、５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２のリターンロスが約−１２ｄＢ〜−１３ｄＢであり、上述したアンテナ素子１５０やアンテナ素子１５６との比較において大きな差異は無い。しかしながら、アンテナ素子１０は、２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ２のリターンロスが−１６ｄＢ〜−１８ｄＢとなっており、上述したアンテナ素子１５０やアンテナ素子１５６と比較して送受信特性が大きく向上している。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
以上のように構成されたアンテナ素子２１は、入出力周波数に対するリターンロス特性が、図６に示した特性図のようなシュミレーション結果を得る。なお、同特性図において、縦軸がリターンロス（ｄＢ）、横軸が入出力周波数（ＧＨｚ）である。アンテナ素子２１は、同図から明らかなように第１の周波数帯域、すなわち２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ１と第２の周波数帯域、すなわち５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２とにおいてそれぞれ共振が発生することで、これら電波に対する送受信特性を有する。アンテナ素子２１は、５．２ＧＨｚ帯域の電波ｆ２のリターンロスが約−１２ｄＢ〜−１３ｄＢであり、上述したアンテナ素子１０とほぼ同等である。アンテナ素子２１は、２．４ＧＨｚ帯域の電波ｆ２のリターンロスが約−２２ｄＢ〜−２３ｄＢとなり、送受信特性が大きく向上している。


【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004260343.tif 000017
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004260343.tif 000018
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2004260343.tif 000019
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2004260343.tif 000020