(57)【要約】【課題】携帯電話等の通信機器の小型化、使い勝手の向上、意匠性の向上に資するため、実用上満足できる帯域を確保しつつ更なる小型化を図ったアンテナを提供する。【解決手段】放射導体をループ状に形成し、一端側に給電し、他端側を接地導体に接続したループアンテナにおいて、ループ状放射導体の一部をミアンダ状に形成したミアンダ部と、他の一部を幅広に形成した幅広部を備えたことを特徴とする。また、前記ミアンダ部は板状誘電体の一面側に形成し、前記幅広部は前記ミアンダ部が形成された一面の裏側の面に形成したことを特徴とする。【選択図】　図４
2004112044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射導体をループ状に形成し、一端側に給電し、他端側を接地導体に接続したループアンテナにおいて、ループ状放射導体の一部をミアンダ状に形成したミアンダ部と、他の一部を幅広に形成した幅広部を備えたことを特徴とするループアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のループアンテナであって、前記放射導体が三次元に形成されたことを特徴とするループアンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のループアンテナであって、前記放射導体が誘電体上に形成されたことを特徴とするループアンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載のループアンテナであって、前記放射導体が誘電体の複数面上に分割して形成されたことを特徴とするループアンテナ。
【請求項５】
請求項４に記載のループアンテナであって、前記ミアンダ部を板状誘電体の一面側に形成し、前記幅広部を板状誘電体の前記ミアンダ部が形成された一面の裏側の面に形成したことを特徴とするループアンテナ。
【請求項６】
請求項３乃至５に記載のループアンテナであって、前記放射導体上にさらに誘電体を配置したことを特徴とするループアンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載のループアンテナであって、前記放射導体の一部を基板上に形成し、前記放射導体の残りの一部を別体に形成し、前記別体に形成した放射導体の一部を前記基板に載置することにより所望の放射導体を得ることを特徴とするループアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ループアンテナに関する。特に携帯電話等の通信機に搭載する小型のループアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話などにおいては、モノポールアンテナ、ヘリカルアンテナなどが使用されている。しかし、モノポールアンテナやヘリカルアンテナはアンテナ本体を基板に近づけると帯域が狭くなるなどの特性の悪化がおこるため基板の近くに隣接して実装することができず筐体の外に飛び出す形で実装されていた。そこで、もともと帯域の狭いアンテナではあるが筐体の内部に実装が可能な逆Ｆ型のアンテナの広帯域化を図ったものがある。この逆Ｆ型アンテナは、放射導体形状に工夫を施しリアクタンス補償回路を構成し広帯域としている。そして、８１８ＭＨｚ用ＶＳＷＲ＝２の帯域幅３０ＭＨｚのアンテナを作成するのに３５ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ（長さ×幅×厚さ）の寸法で実現している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、周囲の影響を受けにくいが放射導体の長さが１波長程度必要であり、放射導体長さが１／４波長で足りるモノポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、逆Ｆアンテナに比べ大型となりがちなループアンテナに工夫を施し小型化を図ったものもある。このループアンテナにおいては１．８ＧＨｚ用のアンテナを作成するのに平行部長さ３０ｍｍ、螺旋部径４ｍｍ、立ち上がり高さ８ｍｍの寸法で実現している（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９７７２５号公報
【特許文献２】
特開平２００１−２８４９３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のアンテナはなお相当の大きさを有しており、携帯電話等の通信機器の小型化、使い勝手の向上、意匠性の向上などからアンテナにも更なる小型化の要請が課されている。
【０００６】
特に、特許文献２に係るループアンテナにあっては、ループアンテナの放射導体長さを１／２波長とするためにループ状の放射導体の直下に接地導体を配置することが必要であり、放射導体の長さを短縮できてもアンテナ全体としては相当の取付スペースを必要としている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、実用上満足できる帯域を確保しつつ更なる小型化を図ったアンテナを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に係るループアンテナは、放射導体をループ状に形成し、一端側に給電し、他端側を接地導体に接続したループアンテナにおいて、ループ状放射導体の一部をミアンダ状に形成したミアンダ部と、他の一部を幅広に形成した幅広部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ループ状放射導体の一部をミアンダ状にして長さを稼いでいるため、ループ長さを共振周波数の略１波長分確保しながらも外形寸法を小型にすることができる。また、接地導体はループアンテナの位置に拘らず通信機内の適宜なスペースに設ければよいので通信機内のレイアウトの自由度が高く結果的に通信機を小型に構成できる。さらに、ループ状放射導体の他の一部を幅広に形成したため広帯域化が実現できる。なお、ループ型アンテナは基本共振周波数の偶数倍の周波数にも共振するため、ある周波数とその２倍の周波数で共振する必要がある場合（例えば携帯電話のＧＳＭ９００ＭＨｚとＤＣＳ１８００ＭＨｚや無線ＬＡＮの２．５ＧＨｚと５ＧＨｚ）には２周波共用アンテナとしても使用できる。
【００１０】
請求項２に係るループアンテナは、　請求項１に記載のループアンテナであって、前記放射導体が三次元に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、アンテナが設置される周囲形状に合わせてループアンテナをＬ字型やコの字型に形成することにより、アンテナが搭載される携帯電話等の通信機器内のスペースを有効に利用して通信機を小型に構成することができる。
【００１２】
請求項３に係るループアンテナは、請求項１又は２に記載のループアンテナであって、前記放射導体が誘電体上に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、誘電体の波長短縮効果により、所定の共振周波数に対して放射導体の長さを短くすることができ、ループアンテナをより小型に構成できる。また、放射導体として金属箔等を使用した場合でも誘電体によりアンテナの強度を確保することができる。
【００１４】
請求項４に係るループアンテナは、請求項３に記載のループアンテナであって、前記放射導体が誘電体の複数面上に分割して形成されたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、例えば板状の誘電体の表面及び裏面に側面を介して放射導体を形成したり、矩形状誘電体の上面及び側面に放射導体を形成して、誘電体の複数面を有効に利用することによりループアンテナを小型に構成できる。
【００１６】
請求項５に係るループアンテナは、請求項４に記載のループアンテナであって、前記ミアンダ部を板状誘電体の一面側に形成し、前記幅広部を板状誘電体の前記ミアンダ部が形成された一面の裏側の面に形成したことを特徴とする。
【００１７】
ところで、本発明者等は鋭意検討の結果、アンテナの外形寸法を抑えつつ放射導体の長さを稼ぐには放射導体をミアンダ状に形成することが有効ではあるものの以下の弊害があることを見出した。即ち、ループアンテナの部分のうち、ミアンダ状の部分同士が近接すると帯域が狭くなるなどの特性の悪化が起こる。この特性の悪化は回路的に遠いミアンダ部分同士が近接するときにより顕著となる。これは、近接したミアンダ部分を流れる電流の位相が互いに異なり、しかもその変化の大きい部分同士が近接することにより互いの影響を受けやすくなり不要な電気的結合が増加するためと考えられる。
【００１８】
そこで、請求項５に係る構成によれば、板状誘電体の表裏両面に放射導体を形成するのでループアンテナを小型に構成できる。そして、表裏に放射導体を配置することにより回路的には遠いが物理的には近接することになる表面の放射導体と裏面の放射導体の一方のみ（例えば表面側）をミアンダ状にして（ミアンダ部分同士が近接しないようにして）上記特性の悪化を回避している。さらに、他方の面（例えば裏面）の放射導体を幅広にすることで広帯域化が実現でき、好適なループアンテナを構成できる。
【００１９】
請求項６に係るループアンテナは、請求項３乃至５に記載のループアンテナであって、前記放射導体上にさらに誘電体を配置したことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、ループアンテナの放射導体は誘電体に囲まれることとなるので、誘電体の波長短縮効果により、所定の共振周波数に対して放射導体の長さを短くすることができ、ループアンテナをより小型に構成できる。さらに放射導体が露出していないので放射導体を外傷や酸化等から保護することができる。
【００２１】
請求項７に係るループアンテナは、請求項１乃至６に記載のループアンテナであって、前記放射導体の一部を基板上に形成し、前記放射導体の残りの一部を別体に形成し、前記別体に形成した放射導体の一部を前記基板に載置することにより所望の放射導体を得ることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、汎用部品であるモノポールアンテナ型などのチップ状アンテナの放射導体と基板上に設けた放射導体を一体にしてループアンテナの放射導体を形成して、本発明に係るループアンテナを構成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を添付図面によって説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本発明の実施の形態としてのループアンテナを表した図である。図１（ａ）において、放射導体１はミアンダ部２、幅広部３を有している。給電端子４は同軸ケーブル６の内部導体７と、接地端子５は同軸ケーブル６の外部導体８と接続されループアンテナ３０として構成されている。ここで、ミアンダ部、幅広部の形状や範囲は図１（ｂ）に示すようにミアンダ部２を三角形に形成し幅広部３をミアンダ部２側（図中下側）まで延長したものであってもよい。また、図１（ｃ）に示すようにミアンダ部２を図中上側まで延長したものであってもよい。さらにその他のものであってもよく、アンテナの共振周波数や必要な帯域によって適宜決定される。
【００２５】
図２（ａ）、（ｂ）は本発明の別の実施形態を表した図である。図２において放射導体１はＬ字型（図２（ａ））やコの字型（図（ｂ））の三次元に形成されている。このため部品２２との干渉を回避してループアンテナ３０を効率的に配置することができる。なお、本図において図１と共通する部分については図１と同一の符号を付し説明を省略する。
【００２６】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明のさらに別の実施形態を表した図である。図３（ａ）において放射導体１は板状誘電体９の一面上に形成されている。こうすることで誘電体９の波長短縮効果により所定の共振周波数に対して放射導体１の長さをより短く形成できるとともに強度を確保することができる。また、図３（ｂ）においては誘電体９をＬ字型に形成し誘電体９の２面に放射導体１を形成することにより部品２２等の干渉を避けループアンテナ３０を効率的に配置できる。さらに、図３（ｃ）に示すように誘電体９を矩形状に形成しその複数面に放射導体１を形成する場合には、誘電体９の体積が大きいため、波長短縮効果を高めることができるとともにループアンテナ３０をコンパクトに構成できる。なお、本図においても図１と共通する部分については図１と同一の符号を付し説明を省略する。
【００２７】
図４は本発明のさらに別の実施形態を表した図であり、（ａ）はループアンテナ３０の表面を、（ｂ）は裏面を表したものである。図４において誘電体９は板状に形成されその一方の面（表面）には放射導体１のミアンダ部２、給電端子４、接地端子５が設けられ、他方の面（裏面）には幅広部３が設けられている。ミアンダ部２と幅広部３は誘電体９の側面に設けられた導体接続部１０により接続されループを形成している。このように誘電体９上に放射導体１を効率的に配置するとともにミアンダ部２同士が近接するのを避け、アンテナ特性の悪化を回避している。
【００２８】
図５は本発明のさらに別の実施形態を表している。図５において放射導体１は誘電体９に覆われており誘電体９からは給電端子４と接地端子５が露出している。このように放射導体１を誘電体９で覆うことにより誘電体９の波長短縮効果を高めるとともに放射導体１を外傷や酸化から保護することができる。
【００２９】
図６は本発明のさらに別の実施形態を表す図である。図６において１１は汎用のモノポール型チップアンテナであり誘電体１７上にミアンダ状の放射導体１２が形成され端子１３、１５を有している。一方基板１８には幅広部３と給電端子４、接地端子５、端子接続部１４、１６が形成されている。ここで、チップアンテナ１１の端子１３、１５を基板上の端子接続部１４、１６にそれぞれ対応させて実装すると給電端子４−幅広部３−端子接続部１４−端子１３−放射導体１２−端子１５−端子接続部１６−幅広部３−接地端子５に至るループが形成されループアンテナとして動作が可能となる。このように、汎用品であるチップアンテナを有効に活用して本発明に係るループアンテナを得ることも可能である。
【００３０】
図７（ａ）、（ｂ）は本発明に係るループアンテナを携帯電話に搭載した様子であり、図７（ａ）に示す携帯電話２０の頂部や図７（ｂ）に示す携帯電話２０の側部等、ループアンテナ３０は携帯電話２０の筐体と基板２１のわずかな隙間に搭載可能であり、携帯電話の小型化、突起を排したことによる使い勝手の向上、意匠性の向上に資することができる。
【００３１】
【実施例】
本発明の実施例として図８（ａ）乃至（ｅ）に示すループアンテナを作成しその特性を測定した。即ち、長さ２８ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ、誘電率３．９の基板上に厚さ７０μｍの銅箔にて表面に導体太さ０．８ｍｍ、ミアンダ間隔１．０ｍｍ（両端のみ１．１ｍｍ）のミアンダを形成し、裏面全体に前記銅箔を張り広幅部とし、誘電体側面に幅１ｍｍの導体接続部を設けた。なお、図８において（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は裏面図、（ｅ）は後面図である。このループアンテナの反射特性をネットワークアナライザーで測定したＶＳＷＲ及びスミスチャートを図９に示す。なお、図９において（ａ）はＶＳＷＲチャート、（ｂ）はスミスチャートである。また、送信側にダイポールアンテナを置き、受信側に回転可能な台にとりつけた本発明のアンテナを置いて電波暗室内で測定した周波数９２０ＭＨｚの放射パターンを図１０に、周波数１７９５ＭＨｚの放射パターンを図１１に示す。なお、図１０及び図１１において（ａ）はｘｙ面内指向性、（ｂ）はｙｚ面内指向性、（ｃ）はｚｘ面内指向性を示す。このように本実施例においてその特性が、周波数８８０〜９６０ＭＨｚ及び１７１０〜１８８０ＭＨｚでＶＳＷＲが３以下、最大利得＋１．８５ｄＢｉ（９２０ＭＨｚ送受信時）、＋０．５５ｄＢｉ（１７９５ＭＨｚ送受信時）、放射効率５６％（９２０ＭＨｚ送受信時）、５１％（１７９５ＭＨｚ送受信時）のアンテナを２８ｍｍ×１０ｍｍ×１．６ｍｍ（長さ×幅×厚さ）の寸法で実現することができた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明した通り、優れた特性で極めて小型のアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明の実施形態を表す図。
【図２】（ａ）、（ｂ）　　　　本発明の別の実施形態を表す図。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明のさらに別の実施形態を表す図。
【図４】（ａ）　　　　　　　　本発明のさらに別の実施形態の表面を表す図。
（ｂ）　　　　　　　　本発明のさらに別の実施形態の裏面を表す図。
【図５】本発明のさらに別の実施形態を表す図。
【図６】本発明のさらに別の実施形態を表す図。
【図７】（ａ）、（ｂ）　　　　本発明に係るループアンテナが搭載された携帯
電話を表す図。
【図８】（ａ）　　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの平面図。
（ｂ）　　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの右側面図。
（ｃ）　　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの正面図。
（ｄ）　　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの裏面図。
（ｅ）　　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの後面図。
【図９】（ａ）　　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの反射特性を表す図（ＶＳＷＲチャート）。
（ｂ）　　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの反射特性を表す図（スミスチャート）。
【図１０】（ａ）　　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの９２０ＭＨｚにおけるｘｙ面内の放射パターンを表
す図。
（ｂ）　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの９２０ＭＨｚにおけるｙｚ面内の放射パターンを表す図。
（ｃ）　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの９２０ＭＨｚにおけるｚｘ面内の放射パターンを表す図。
【図１１】（ａ）　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの１７９５ＭＨｚにおけるｘｙ面内の放射パターンを表す図。
（ｂ）　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの１７９５ＭＨｚにおけるｙｚ面内の放射パターンを表す図。
（ｃ）　　　　　　本発明の一実施例に係るループアンテナの１７９５ＭＨｚにおけるｚｘ面内の放射パターンを表す図。
【符号の説明】
１　　　　放射導体
２　　　　ミアンダ部
３　　　　幅広部
４　　　　給電端子
５　　　　接地端子
６　　　　同軸ケーブル
７　　　　内部導体
８　　　　外部導体
９　　　　誘電体
１０　　　誘電体側面の導体接続部
１１　　　チップアンテナ
１２　　　放射導体
１３、１５端子
１４、１６端子接続部
１７　　　誘電体
１８　　　基板
２０　　　携帯電話
２１　　　基板
３０　　　ループアンテナ
【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】
2004112044.tif 000010
【図９】
2004112044.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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