(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の材料によって構成されたアンテナエレメントおよびアンテナグランドを備え、
前記アンテナエレメントは、前記アンテナグランドに対向するように配置される方形の本体部と、前記本体部の四辺に対して前記アンテナグランドに向かうようにそれぞれ連結する連結部と、を有し、
前記本体部および前記連結部は、前記本体部の一辺のうち前記連結部との連結部位を除く縁部の長さと前記連結部の外縁のうち前記本体部との連結部位を除く縁部の長さとの和が、使用する電波の波長の１／２に等しくなるようにそれぞれ形成され、
前記連結部は、前記アンテナグランド側の端部が内側に折り曲げられて形成され、
前記アンテナグランド側の端部が複数回折り曲げられることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
導電性の材料によって構成されたアンテナエレメントおよびアンテナグランドを備え、
前記アンテナエレメントは、前記アンテナグランドに対向するように配置される方形の本体部と、前記本体部の四辺に対して前記アンテナグランドに向かうようにそれぞれ連結する連結部と、を有し、
前記本体部および前記連結部は、前記本体部の一辺のうち前記連結部との連結部位を除く縁部の長さと前記連結部の外縁のうち前記本体部との連結部位を除く縁部の長さとの和が、使用する電波の波長の１／２に等しくなるようにそれぞれ形成され、
前記アンテナグランドの少なくとも一部がアンテナエレメント側の基板面を除き導体層の一部として形成されるグランド用基板を備え、
前記アンテナエレメントの前記連結部は、第１連結部用部材と第２連結部用部材とを電気的に接続することで構成され、
前記本体部には、前記第１連結部用部材が一体に連結され、
前記グランド用基板の前記アンテナエレメント側の基板面には、前記第２連結部用部材が導体層として形成されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
導電性の材料によって構成されたアンテナエレメントおよびアンテナグランドを備え、
前記アンテナエレメントは、前記アンテナグランドに対向するように配置される方形の本体部と、前記本体部の四辺に対して前記アンテナグランドに向かうようにそれぞれ連結する連結部と、を有し、
前記本体部および前記連結部は、前記本体部の一辺のうち前記連結部との連結部位を除く縁部の長さと前記連結部の外縁のうち前記本体部との連結部位を除く縁部の長さとの和が、使用する電波の波長の１／２に等しくなるようにそれぞれ形成され、
前記アンテナグランドは、前記アンテナエレメントの前記本体部に対向するように配置される方形のグランド本体部と、前記グランド本体部の四辺に対して前記アンテナエレメントの前記本体部に向かうようにそれぞれ連結するグランド連結部と、を有するように形成され、
前記グランド本体部が導体層の一部として形成されるグランド本体部用基板を備え、
前記グランド連結部は、前記グランド本体部用基板の四辺に対して立設するように設けられて前記グランド本体部に電気的に接続される金属板により構成され、
前記グランド本体部用基板の表面には、前記グランド連結部を支持するための支持部材が設けられることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
前記グランド連結部は、対応する前記アンテナエレメントの前記連結部に対してそれぞれ平行となるように形成されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記本体部と前記連結部とのなす角度が９０°であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記連結部の縁部には、切り欠きが形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記本体部の中央には、開口が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末には小型軽量化が求められることから、非接触通信機能を有する携帯端末では、アンテナ装置を小型化する必要がある。アンテナ装置の小型化の方法としては、例えば、誘電体を用いることが一般的に知られている。しかしながら、アンテナ装置に誘電体を採用すると、ある程度のアンテナ装置の小型化が図れるものの、アンテナ装置の製造コストが増大してしまう。さらに、誘電体を採用することで重量が増加してしまい、アンテナ装置の軽量化が困難になるという問題がある。
【０００３】
そこで、下記特許文献１に開示されるパッチアンテナでは、アンテナエレメント用導電性板材における四辺の中点位置に切欠部をそれぞれ設け、給電端子を切欠部の周端に配置し、地板とアンテナエレメント用導電性板材とを固定する固定部材を当該アンテナエレメント用導電性板材での対角線上に配置することで、アンテナ装置の小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるようにアンテナエレメントに切欠部を設ける構成では、ある程度の小型化（例えば、１０〜２０％）しか図ることができず、更なる小型化の要求に応えることが困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、軽量化を阻害することなく更なる小型化を図り得るアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載のアンテナ装置（５０，５０ａ〜５０ｄ）は、導電性の材料によって構成されたアンテナエレメント（６０，６０ａ〜６０ｃ）およびアンテナグランド（７０，７０ａ）を備え、前記アンテナエレメントは、前記アンテナグランドに対向するように配置される方形の本体部（６１）と、前記本体部の四辺に対して前記アンテナグランドに向かうようにそれぞれ連結する連結部（６２ａ〜６２ｄ）と、を有し、前記本体部および前記連結部は、前記本体部の一辺のうち前記連結部との連結部位を除く縁部（Ｅ１）の長さと前記連結部の外縁のうち前記本体部との連結部位を除く縁部（Ｅ２）の長さとの和が、使用する電波の波長の１／２に等しくなるようにそれぞれ形成され、前記連結部は、前記アンテナグランド側の端部が内側に折り曲げられて形成され、前記アンテナグランド側の端部が複数回折り曲げられることを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明では、アンテナエレメントは、アンテナグランドに対向するように配置される方形の本体部と、本体部の四辺に対してアンテナグランドに向かうようにそれぞれ連結する連結部と、を有している。そして、本体部および連結部は、本体部の一辺のうち連結部との連結部位を除く縁部（以下、第１縁部ともいう）の長さと連結部の外縁のうち本体部との連結部位を除く縁部（以下、第２縁部ともいう）の長さとの和が、使用する電波の波長の１／２に等しくなるようにそれぞれ形成される。
【０００９】
これにより、アンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さは、第１縁部の長さと第２縁部の長さとの和となり、平面視において同じ面積での平板方形状のアンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さよりも長くなる。すなわち、本発明に係るアンテナエレメントは、一辺を構成する縁部の長さを等しくした平板方形状のアンテナエレメントに対して、平面視での面積を小さくすることができる。アンテナエレメントに供給された電流はアンテナエレメントの縁部を電流経路として流れるので、必要な長さの電流経路を確保しつつアンテナエレメントに関して平面視での面積を小さくすることができる。したがって、軽量化を阻害することなく更なる小型化を図り得るアンテナ装置を実現することができる
特に、連結部は、アンテナグランド側の端部が内側に折り曲げられて形成されるため、アンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さがさらに長くなるので、アンテナエレメントに関して平面視での面積をさらに小さくすることができる。
さらに、アンテナグランド側の端部が複数回折り曲げられるため、折り曲げ回数に応じてアンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さを容易に長くできるので、アンテナエレメントに関してさらに平面視での面積を小さくすることができる。
請求項２の発明では、アンテナエレメントの連結部は、本体部に一体に連結される第１連結部用部材と、アンテナグランドの少なくとも一部が導体層の一部として形成されるグランド用基板の基板面に導体層として形成される第２連結部用部材とを電気的に接続することで構成される。
このように、グランド用基板の基板面に形成される導体層を連結部の一部として形成できるため、上記導体層の形状に応じてアンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さを長くできる。これにより、アンテナエレメントに関して平面視での面積をさらに小さくすることができる。
請求項３の発明では、アンテナグランドは、アンテナエレメントの本体部に対向するように配置される方形のグランド本体部と、このグランド本体部の四辺に対してアンテナエレメントの本体部に向かうようにそれぞれ連結するグランド連結部と、を有するように形成される。
これにより、背面側への放射を増加させることなくアンテナグランドの平面視での面積を小さくすることができる。特に、グランド連結部とアンテナエレメントの連結部との間で容量成分が構成されやすくなり、この容量成分が大きくなるほど共振周波数が低くなる。このため、上記容量成分が共振周波数を低下させる分に応じてアンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さを短くしても共振周波数が変化しないので、上記容量成分に応じてアンテナ装置の小型化を図ることができる。
特に、グランド本体部が導体層の一部として形成されるグランド本体部用基板が設けられ、このグランド本体部用基板に対して立設するように設けられる金属板によりグランド連結部が構成される。これにより、グランド本体部とこのグランド本体部の四辺に対してアンテナエレメントの本体部に向かうようにそれぞれ連結するグランド連結部とを有するアンテナグランドを、容易に形成することができる。
請求項４の発明では、グランド連結部は、対応するアンテナエレメントの連結部に対してそれぞれ平行となるように形成されるため、グランド連結部とアンテナエレメントの連結部との間で構成される容量成分が大きくなる。このため、大きくなった容量成分に応じてアンテナ装置の更なる小型化を図ることができる。
【００１０】
請求項５の発明では、本体部と連結部とのなす角度が９０°であるため、アンテナエレメントの平面視での面積が本体部の平面視での面積となるので、本体部と連結部とのなす角度が９０°を超える場合と比較して、さらに平面視での面積を小さくすることができる。特に、本体部と連結部とのなす角度が９０°未満である場合には、連結部が本体部に覆われて放射に寄与しなくなるので、本体部と連結部とのなす角度を９０°とすることで、アンテナエレメントに関して平面視での面積を小さくしつつ、アンテナ利得の低下を抑制することができる。
【００１３】
請求項６の発明では、連結部の縁部には切り欠きが形成されるため、この切り欠きの形状に応じて第２縁部が長くなることから、アンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さがさらに長くなるので、アンテナエレメントに関してさらに平面視での面積を小さくすることができる。
【００１４】
請求項７の発明では、本体部の中央には開口が形成されるため、アンテナエレメントの軽量化を図ることができる。アンテナエレメントに供給された電流はアンテナエレメントの縁部を電流経路として流れるので、電流経路を構成しない中央の部位を開口の形成により除去してもアンテナ性能に影響しないからである。特に、本発明に係るアンテナ装置が採用される携帯端末等にて使用される他の部品を上記開口内に配置することで、上記携帯端末等の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係るアンテナ装置を搭載した携帯端末を概略的に例示する図であり、図１（Ａ）は携帯端末の平面図であり、図１（Ｂ）は携帯端末の側面図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１の携帯端末の電気的構成を例示するブロック図であり、図２（Ｂ）は、その携帯端末の無線タグ処理部を概略的に例示するブロックであり、図２（Ｃ）は、その携帯端末の情報コード読取部を概略的に例示するブロック図である。
【図３】第１実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図４】図３のアンテナ装置の平面図である。
【図５】図４のＸ１−Ｘ１線相当の切断面による断面図である。
【図６】アンテナ装置の基本形状を比較する斜視図である。
【図７】エレメントサイズとアンテナ利得との関係を示す図表である。
【図８】図７の解析結果をまとめたグラフである。
【図９】第２実施形態におけるアンテナ装置の要部を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態の第１変形例におけるアンテナ装置の要部を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態の第２変形例におけるアンテナ装置の要部を示す断面図である。
【図１２】図１１のアンテナ基板の平面図である。
【図１３】第３実施形態におけるアンテナ装置の要部を示す斜視図である。
【図１４】第４実施形態におけるアンテナ装置の要部を示す斜視図である。
【図１５】第５実施形態におけるアンテナ装置の要部を示す斜視図である。
【図１６】図１５のアンテナ装置の平面図である。
【図１７】図１６のＸ２−Ｘ２線相当の切断面による断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
以下、本発明に係るアンテナ装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るアンテナ装置５０を搭載した携帯端末１０を概略的に例示する図であり、図１（Ａ）は携帯端末１０の平面図であり、図１（Ｂ）は携帯端末１０の側面図である。
【００２３】
図１（Ａ），（Ｂ）に示す携帯端末１０は、ユーザによって携帯されて様々な場所で用いられて、外部機器と非接触通信するための非接触通信機能を有する携帯型の情報端末として構成されている。この携帯端末１０は、アンテナ装置を介して送受信される電波を媒介としてＲＦＩＤタグ（無線タグ）に記憶されている情報を読み取る無線タグリーダとしての機能に加えて、バーコードや二次元コードなどの情報コードを読み取る情報コードリーダとしての機能を兼ね備え、読み取りを二方式で行いうる構成となっている。
【００２４】
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、携帯端末１０は、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料により形成される上側ケース１１ａおよび下側ケース１１ｂが組み付けられて構成される長手状の筐体１１によって外郭が形成されている。また、上側ケース１１ａには、所定の情報を入力する際に操作されるファンクションキーおよびテンキー等のキー操作部２５や、所定の情報を表示するための表示部２４等が配置されている。また、下側ケース１１ｂには、下方に向けて開口する読取口１２が形成されている。
【００２５】
図２（Ａ）は、図１の携帯端末１０の電気的構成を例示するブロック図であり、図２（Ｂ）は、その携帯端末１０の無線タグ処理部３０を概略的に例示するブロックであり、図２（Ｃ）は、その携帯端末１０の情報コード読取部４０を概略的に例示するブロック図である。
図２（Ａ）に示すように、携帯端末１０の筐体１１内には、携帯端末１０全体を制御する制御部２１が設けられている。この制御部２１は、マイコンを主体として構成されるものであり、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等を有し、メモリ２２とともに情報処理装置を構成している。また、制御部２１には、ＬＥＤ２３、表示部２４、キー操作部２５、バイブレータ２６、ブザー２７、外部インタフェース２８などが接続されている。
【００２６】
キー操作部２５は、制御部２１に対して操作信号を与える構成をなしており、制御部２１は、この操作信号を受けて操作信号の内容に応じた動作を行う。また、ＬＥＤ２３、表示部２４、バイブレータ２６およびブザー２７は、制御部２１によって制御される構成をなしており、それぞれ、制御部２１からの指令を受けて動作する。外部インタフェース２８は、外部機器等との間でのデータ通信を行うためのインタフェースとして構成されており、制御部２１と協働して通信処理を行う構成をなしている。また、筐体１１内には、電源部２９が設けられており、この電源部２９やバッテリ２９ａによって制御部２１や各種電気部品に電力が供給されるようになっている。
【００２７】
また、制御部２１には、無線タグ処理部３０および情報コード読取部４０が接続されている。
無線タグ処理部３０は、後述するアンテナ装置５０および制御部２１と協働してＲＦＩＤタグ（無線タグ）Ｔとの間で電磁波による通信を行ない、ＲＦＩＤタグＴに記憶されるデータの読取り、或いはＲＦＩＤタグＴに対するデータの書込みを行なうように機能するものである。この無線タグ処理部３０は、公知の電波方式で伝送を行う回路として構成されており、図２（Ｂ）にて概略的に示すように、送信回路３１、受信回路３２、整合回路３３などを有している。
【００２８】
送信回路３１は、キャリア発振器、符号化部、増幅器、送信部フィルタ、変調部などによって構成されており、キャリア発振器から所定の周波数のキャリア（搬送波）が出力される構成をなしている。また、符号化部は、制御部２１に接続されており、当該制御部２１より出力される送信データを符号化して変調部に出力している。変調部は、キャリア発振器からのキャリア（搬送波）、及び符号化部からの送信データが入力される部分であり、キャリア発振器より出力されるキャリア（搬送波）に対し、通信対象へのコマンド送信時に符号化部より出力される符号化された送信符号（変調信号）によってＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調された被変調信号を生成し、増幅器に出力している。増幅器は、入力信号（変調部によって変調された被変調信号）を所定のゲインで増幅し、その増幅信号を送信部フィルタに出力しており、送信部フィルタは、増幅器からの増幅信号をフィルタリングした送信信号を、整合回路３３を介してアンテナ装置５０に出力している。このようにしてアンテナ装置５０に送信信号が出力されると、その送信信号が送信電波として当該アンテナ装置５０より外部に放射される。
【００２９】
一方、アンテナ装置５０によって受信された応答信号は、整合回路３３を介して受信回路３２に入力される。この受信回路３２は、受信部フィルタ、増幅器、復調部、二値化処理部、複号化部などによって構成されており、アンテナ装置５０を介して受信された応答信号を受信部フィルタによってフィルタリングした後、増幅器によって増幅し、その増幅信号を復調部によって復調する。そして、その復調された信号波形を二値化処理部によって二値化し、復号化部にて復号化した後、その復号化された信号を受信データとして制御部２１に出力している。
【００３０】
情報コード読取部４０は、情報コードを光学的に読み取るように機能するもので、図２（Ｃ）に示すように、ＣＣＤエリアセンサからなる受光センサ４３、結像レンズ４２、複数個のＬＥＤやレンズ等から構成される照明部４１などを備えた構成をなしており、制御部２１と協働して読取対象Ｒに付された情報コードＣ（バーコードや二次元コード）を読み取るように機能する。
【００３１】
この情報コード読取部４０によって読み取りを行う場合、まず、制御部２１によって指令を受けた照明部４１から照明光Ｌｆが出射され、この照明光Ｌｆが読取口１２を通って読取対象Ｒに照射される。そして、照明光Ｌｆが情報コードＣにて反射した反射光Ｌｒは読取口１２を通って装置内に取り込まれ、結像レンズ４２を通って受光センサ４３に受光される。読取口１２と受光センサ４３との間に配される結像レンズ４２は、情報コードＣの像を受光センサ４３上に結像させる構成をなしており、受光センサ４３はこの情報コードＣの像に応じた受光信号を出力する。受光センサ４３から出力された受光信号は、画像データとしてメモリ２２（図２（Ａ））に記憶され、情報コードＣに含まれる情報を取得するためのデコード処理に用いられるようになっている。なお、情報コード読取部４０には、受光センサ４３からの信号を増幅する増幅回路や、その増幅された信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路等が設けられているがこれらの回路については図示を省略している。
【００３２】
次に、アンテナ装置５０について、図３〜図５を参照して詳述する。なお、図３は、第１実施形態に係るアンテナ装置５０の斜視図である。図４は、図３のアンテナ装置５０をアンテナエレメント６０側からみた平面図である。図５は、図４のＸ１−Ｘ１線相当の切断面による断面図である。
図３〜図５に示すように、アンテナ装置５０は、パッチアンテナとして構成されるもので、導電性の材料によって構成されたアンテナエレメント６０およびアンテナグランド７０を備えている。
【００３３】
図５に示すように、アンテナグランド７０は、アンテナ基板５１の内層に設けられるベタパターン等の導体層から構成されている。なお、アンテナグランド７０は、アンテナ基板５１の表面または裏面に設けられるベタパターン等の導体層から構成されてもよい。
【００３４】
アンテナエレメント６０は、本体部６１と４つの連結部６２ａ〜６２ｄとを備えている。本体部６１は、一辺の長さがＬｏの正方形状に形成されており、アンテナ基板５１の基板面に組み付けられる台座５２に固定されることで、アンテナグランド７０に対して所定の距離を介して対向するように配置されている。台座５２は、本体部６１の下面と各連結部６２ａ〜６２ｄの内側面とに接触した状態で嵌合するように形成されている。本体部６１には、アンテナ基板５１に立設される給電用ピン５３が接続されている。なお、図５では、垂直偏波用の給電用ピンおよび水平偏波用の給電用ピンの一方を図示している。
【００３５】
各連結部６２ａ〜６２ｄは、本体部６１の四辺６１ａ〜６１ｄの中央部に対して、当該本体部６１となす角度θ（図５参照）が９０°となるようにそれぞれ一体に連結されている。本実施形態では、本体部６１および各連結部６２ａ〜６２ｄは、例えば、厚さ０．２ｍｍ程度の銅板の成形により、各連結部６２ａ〜６２ｄが本体部６１に対してアンテナグランド７０の方向に直角に折り曲げられるようにして形成されている。
【００３６】
連結部６２ａは、長辺の長さがＬ２ａ、短辺の長さがＬ２ｂの長方形状であって、本体部６１が台座５２に固定される際に延出側の長辺を構成する縁部にて所定の隙間を介してアンテナ基板５１に対向するように形成されている。すなわち、連結部６２ａの長辺の長さＬ２ａと、本体部６１の一辺のうちの連結部６２ａとの連結部位を除く縁部（以下、第１縁部Ｅ１ともいう）の長さＬ１との和が、本体部６１の一辺の長さＬｏに等しくなる。他の連結部６２ｂ〜６２ｄも連結部６２ａと同様に長辺の長さがＬ２ａ、短辺の長さがＬ２ｂの長方形状に形成されている。
【００３７】
そして、連結部６２ａ〜６２ｄの外縁のうち本体部６１との連結部位を除く縁部（以下、第２縁部Ｅ２ともいう）の長さは、Ｌ２ａ＋２×Ｌ２ｂとなる。これにより、アンテナエレメント６０の一辺を構成する縁部の長さ（以下、単に一縁長さともいう）は、第１縁部Ｅ１の長さと第２縁部Ｅ２の長さとの和であるＬ１＋Ｌ２ａ＋２×Ｌ２ｂとなり、本体部６１の一辺の長さＬｏよりも２×Ｌ２ｂ分だけ長くなる。
【００３８】
アンテナエレメント６０の一縁長さは、使用する電波の波長をλとするとき、λ／２に等しくなるように設定する必要がある。本実施形態では、９００ＭＨｚ帯の周波数を利用するため、アンテナエレメント６０の一縁長さは、約１５０ｍｍに設定される。
【００３９】
アンテナエレメント６０の一縁長さは、本体部６１に対して直交する方向からの平面視において（図４に相当）、アンテナエレメント６０と同じ面積での平板方形状のアンテナエレメント（本体部６１単体と同じ形状となるアンテナエレメント）の一辺を構成する縁部の長さよりも長くなる。
【００４０】
すなわち、本実施形態に係るアンテナ装置５０のアンテナエレメント６０に関して、一辺を構成する縁部の長さを等しくした平板方形状のアンテナエレメントに対して、平面視での面積を小さくすることができる。アンテナエレメント６０に供給された電流はアンテナエレメント６０の縁部Ｅ１，Ｅ２を電流経路として流れるので、必要な長さの電流経路を確保しつつアンテナエレメント６０に関して平面視での面積を小さくすることができる。
【００４１】
例えば、本体部６１の長さＬｏ（＝Ｌ１＋Ｌ２ａ）が１００ｍｍ、連結部６２ａ〜６２ｄの長さＬ２ｂが２５ｍｍとなるアンテナエレメント６０の一縁長さは、１５０ｍｍとなり、アンテナエレメント６０の平面視での面積は、１００ｃｍ２となる。一方で、平板方形状のアンテナエレメントにて一辺を構成する縁部の長さを１５０ｍｍとすると、このアンテナエレメントの平面視での面積は、２２５ｃｍ２となる。これにより、本実施形態に係る構成のアンテナエレメント６０を採用することで、必要な長さ（例えば、１５０ｍｍ）の電流経路を確保しつつ、アンテナエレメント６０に関して平面視での面積を小さくすることができることがわかる。
【００４２】
以下、本発明を採用したアンテナ装置と誘電体を利用したパッチアンテナとを比較したアンテナ利得の解析結果について図６〜図８を参照して説明する。なお、以下に示す解析結果では、それぞれ形状を簡素化した基本形状のアンテナ装置について、平面視したアンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さをエレメントサイズＬｅとするとき、このエレメントサイズＬｅを変化させた際のアンテナ利得の変化について比較する。
【００４３】
なお、図６は、アンテナ装置の基本形状を示す斜視図であり、図６（Ａ）は、本発明を採用したアンテナ装置５０の基本形状に相当するものであり、図６（Ｂ）は、誘電体１０３を利用した誘電体パッチアンテナ装置１００に相当するものである。図７は、エレメントサイズＬｅとアンテナ利得との関係を示す図表であり、図７（Ａ）は、本発明を採用したアンテナ装置５０の解析結果を示し、図７（Ｂ）は、誘電体パッチアンテナ装置１００の解析結果を示す。図８は、図７の解析結果をまとめたグラフである。なお、図８では、エレメントサイズＬｅとアンテナ利得との関係について、本発明を採用したアンテナ装置５０の解析結果を実線Ｓ１にて示し、誘電体１０３を利用した誘電体パッチアンテナ装置１００の解析結果を破線Ｓ２にて示す。
【００４４】
図６（Ａ）に示すように、本解析におけるアンテナエレメント６０は、エレメントサイズＬｅが本体部６１の長さＬｏとなり、曲げ長さが連結部６２ａ〜６２ｄの長さＬ２ｂとなるように構成される。また、図６（Ｂ）に示すように、比較対象である誘電体パッチアンテナ装置１００は、一辺の長さがＬｅの正方形にて平板状に形成されるアンテナエレメント１０１とアンテナグランド１０２との間に誘電率εの誘電体１０３が配置されるように構成される。また、アンテナグランドは、アンテナ装置５０および誘電体パッチアンテナ装置１００ともに、一辺が２００ｍｍの正方形にて平板状に形成される。
【００４５】
図７（Ａ）（Ｂ）および図８からわかるように、同じエレメントサイズＬｅであれば、本発明を採用したアンテナ装置５０のアンテナ利得（図８の実線Ｓ１参照）が誘電体パッチアンテナ装置１００のアンテナ利得（図８の破線Ｓ２参照）よりも高くなっている。アンテナエレメントに関して平面視での面積が同じであっても、アンテナエレメント６０の一縁長さがアンテナエレメント１０１の一辺の長さよりも長くなるからである。なお、図８では、エレメントサイズＬｅが１４０ｍｍの正方形にて平板状に形成されるアンテナエレメントを採用し誘電体を採用しないアンテナ装置のアンテナ利得（８．５７７ｄＢｉ）を符号Ｓ３にて示している。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置５０では、アンテナエレメント６０は、アンテナグランド７０に対向するように配置される方形の本体部６１と、本体部６１の四辺に対してアンテナグランド７０に向かうようにそれぞれ連結する連結部６２ａ〜６２ｄと、を有している。そして、本体部６１および連結部６２ａ〜６２ｄは、本体部６１の一辺のうち連結部６２ａ〜６２ｄとの連結部位を除く縁部を第１縁部Ｅ１、連結部６２ａ〜６２ｄの外縁のうち本体部６１との連結部位を除く縁部を第２縁部Ｅ２とするとき、第１縁部Ｅ１の長さＬ１と第２縁部Ｅの長さＬ２ａ＋２×Ｌ２ｂとの和が、使用する電波の波長λの１／２に等しくなるようにそれぞれ形成される。
【００４７】
これにより、本発明に係るアンテナエレメント６０は、一辺を構成する縁部の長さを等しくした平板方形状のアンテナエレメントに対して、平面視での面積が小さくなるので、必要な長さの電流経路を確保しつつアンテナエレメント６０に関して平面視での面積を小さくすることができる。したがって、軽量化を阻害することなく更なる小型化を図り得るアンテナ装置を実現することができる。
【００４８】
特に、携帯端末１０のように携帯されて使用される機器では、アンテナエレメントの平面視での面積が大きくなると把持しにくくなるが、本発明に係るアンテナ装置５０が採用される携帯端末１０では、アンテナエレメント６０の平面視での面積を小さくできるので、携帯端末１０の操作性や携帯性を向上させることができる。
【００４９】
また、本体部６１と連結部６２ａ〜６２ｄとのなす角度θが９０°であるため、アンテナエレメント６０の平面視での面積が本体部６１の平面視での面積となるので、本体部６１と連結部６２ａ〜６２ｄとのなす角度θが９０°を超える場合と比較して、さらに平面視での面積を小さくすることができる。特に、本体部６１と連結部６２ａ〜６２ｄとのなす角度θが９０°未満である場合には、連結部６２ａ〜６２ｄが本体部６１に覆われて放射に寄与しなくなる可能性があるので、本体部６１と連結部６２ａ〜６２ｄとのなす角度θを９０°とすることで、アンテナエレメント６０に関して平面視での面積を小さくしつつ、アンテナ利得の低下を抑制することができる。
【００５０】
なお、連結部６２ａ〜６２ｄによる放射を優先等させる場合には、連結部６２ａ〜６２ｄは、要求される平面視での面積を満足することを前提に、角度θが９０°を超えるように本体部６１に連結されてもよい。また、連結部６２ａ〜６２ｄによる放射の寄与よりも本体部６１とアンテナグランド７０との距離を短くした小型化を優先する場合には、連結部６２ａ〜６２ｄは、角度θが９０°未満となるように本体部６１に連結されてもよい。
【００５１】
また、アンテナグランド７０は、アンテナ基板５１に設けられるベタパターン等の導体層から構成されることに限らず、アンテナ基板５１を廃止して、アンテナエレメント６０の本体部６１に対して所定の距離を介して対向するように配置される金属板等から構成されてもよい。
【００５２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置について、図９を用いて説明する。なお、図９は、第２実施形態におけるアンテナ装置５０ａの要部を示す断面図である。なお、図９では、台座５２の図示を省略している。
本第２実施形態では、各連結部のアンテナグランド側の端部が内側に折り曲げられる点が主に上記第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
図９に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置５０ａは、上述したアンテナ装置５０に対して、アンテナエレメント６０に代えてアンテナエレメント６０ａを備えるように形成されている。アンテナエレメント６０ａは、各連結部６２ａ〜６２ｄのアンテナグランド側の端部６３がそれぞれ内側に向けて折り曲げられるように形成されている。なお、台座５２は、各端部６３を避けて本体部６１の下面の四隅等に嵌合するように形成される。
【００５４】
このような構成では、端部６３の内側への延出長さをＬ２ｃとするとき（図９参照）、第２縁部Ｅ２の長さは、Ｌ２ａ＋２×（Ｌ２ｂ＋Ｌ２ｃ）となる。これにより、アンテナエレメントに関して平面視での面積が上記アンテナ装置５０のアンテナエレメント６０と同じであっても、アンテナエレメント６０ａの一縁長さを、延出長さＬ２ｃだけさらに長くすることができる。
【００５５】
すなわち、アンテナエレメント６０ａは、一縁長さを等しくしたアンテナエレメント６０に対して、平面視での面積が小さくなる。これにより、本実施形態に係るアンテナ装置５０ａは、上記アンテナ装置５０に対して、必要な長さの電流経路を確保しつつアンテナエレメント６０ａに関して平面視での面積をさらに小さくすることができる。
【００５６】
図１０は、第２実施形態の第１変形例におけるアンテナ装置５０ａの要部を示す断面図である。なお、図１０では、台座５２の図示を省略している。
各連結部６２ａ〜６２ｄのアンテナグランド側の端部は、上述した端部６３のように内側に向けて１回折り曲げされるように形成されることに限らず、複数回折り曲げされるように形成されてもよい。例えば、図１０に示す端部６３ａのように、アンテナグランド側の端部を２回折り曲げてもよい。このように、折り曲げ回数に応じてアンテナエレメントの一辺を構成する縁部の長さを容易に長くできるので、アンテナエレメント６０ａに関してさらに平面視での面積を小さくすることができる。
【００５７】
図１１は、第２実施形態の第２変形例におけるアンテナ装置５０ａの要部を示す断面図である。図１２は、図１１のアンテナ基板５１の平面図である。なお、図１１では、台座５２の図示を省略している。また、図１２では、各第１連結部用部材６４ａや本体部６１を二点鎖線にて図示している。
各連結部６２ａ〜６２ｄは、本体部６１に一体に連結される第１連結部用部材６４ａと、アンテナ基板５１の基板面に導体層として形成される第２連結部用部材６４ｂとを電気的に接続することで構成されてもよい。
【００５８】
具体的には、例えば、図１１に示すように、各第１連結部用部材６４ａは、本体部６１の四辺６１ａ〜６１ｄの中央部に対して、当該本体部６１となす角度θが９０°となるようにそれぞれ一体に連結される。そして、第１連結部用部材６４ａのアンテナ基板側の端部は、第２連結部用部材６４ｂの外側の縁部にはんだ等を介してそれぞれ電気的に接続される。
【００５９】
このように、アンテナ基板５１の基板面に形成される導体層を連結部の一部として形成できるため、上記導体層の形状に応じてアンテナエレメント６０ａの一縁長さを長くすることができる。これにより、アンテナエレメント６０ａに関して平面視での面積をさらに小さくすることができる。なお、本実施形態におけるアンテナ基板５１は、「グランド用基板」の一例に相当し得る。
【００６０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置について、図１３を用いて説明する。なお、図１３は、第３実施形態におけるアンテナ装置５０ｂの要部を示す斜視図である。
本第３実施形態では、各連結部の縁部に切り欠きが形成される点が主に上記第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図１３に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置５０ｂは、上述したアンテナ装置５０に対して、アンテナエレメント６０に代えてアンテナエレメント６０ｂを備えるように形成されている。アンテナエレメント６０ｂの各連結部６２ａ〜６２ｄの延出側の長辺を構成する縁部の中央には、それぞれ切り欠き（スリット）６５が設けられている。各切り欠き６５は、幅値が一定となる凹状に形成されている。
【００６２】
このような構成では、切り欠き６５の幅をＬ２ｄ、深さをＬ２ｅとするとき（図１３参照）、第２縁部Ｅ２の長さは、Ｌ２ａ＋２×（Ｌ２ｂ＋Ｌ２ｅ）となる。なお、本実施形態では、切り欠き６５を除く連結部の延出側の端部の長さと切り欠き６５の幅Ｌ２ｄとの和が、Ｌ２ａに等しくなる。これにより、アンテナエレメントに関して平面視での面積が上記アンテナ装置５０と同じであっても、アンテナエレメント６０ｂの一縁長さを、切り欠き６５の深さＬ２ｅに応じてさらに長くすることができる。
【００６３】
すなわち、アンテナエレメント６０ｂは、一縁長さを等しくしたアンテナエレメント６０に対して、平面視での面積が小さくなる。これにより、本実施形態に係るアンテナ装置５０ｂは、上記アンテナ装置５０に対して、必要な長さの電流経路を確保しつつアンテナエレメント６０ｂに関して平面視での面積をさらに小さくすることができる。
【００６４】
なお、各連結部６２ａ〜６２ｄに切り欠き６５を形成する本実施形態の特徴的構成は、他の実施形態等にも適用することができる。
【００６５】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置について、図１４を用いて説明する。なお、図１４は、第４実施形態におけるアンテナ装置５０ｃの要部を示す斜視図である。
本第４実施形態では、アンテナエレメントの本体部の中央に開口が形成される点が主に上記第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図１４に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置５０ｃは、上述したアンテナ装置５０に対して、アンテナエレメント６０に代えてアンテナエレメント６０ｃを備えるように形成されている。アンテナエレメント６０ｃの本体部６１の中央には、方形状の開口６６が形成されている。そして、台座５２にも開口６６に連なる開口５２ａが形成されている。
【００６７】
このように本体部６１の中央に開口６６が形成されるため、アンテナエレメント６０ｃの軽量化を図ることができる。アンテナエレメントに供給された電流はアンテナエレメントの縁部を電流経路として流れるので、電流経路を構成しない中央の部位を開口６６の形成により除去してもアンテナ性能に影響しないからである。
【００６８】
特に、携帯端末１０にて使用される他の部品、例えば、受光センサ４３等を上記開口６６内に配置することで、上記携帯端末１０の小型化を図ることができる。
【００６９】
なお、本体部６１の中央に開口６６を形成する本実施形態の特徴的構成は、他の実施形態等にも適用することができる。
【００７０】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係るアンテナ装置について、図１５〜図１７を用いて説明する。なお、図１５は、第５実施形態におけるアンテナ装置５０ｄの要部を示す斜視図である。図１６は、図１５のアンテナ装置５０ｄの平面図である。図１７は、図１６のＸ２−Ｘ２線相当の切断面による断面図である。
本第５実施形態では、アンテナグランドの外縁部がアンテナエレメント側に折り曲げるように形成される点が主に上記第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
図１５〜図１７に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置５０ｄは、上述したアンテナ装置５０に対して、アンテナグランド７０に代えてアンテナグランド７０ａを備えるように形成されている。アンテナグランド７０ａは、方形のグランド本体部７１と４つのグランド連結部７２ａ〜７２ｄとを備えている。
【００７２】
グランド本体部７１は、アンテナ基板５１ａの内層に設けられるベタパターン等の導体層から構成されている（図１７参照）。このため、グランド本体部７１は、アンテナエレメント６０の本体部６１に対向するように配置される。なお、グランド本体部７１は、アンテナ基板５１ａの表面または裏面に設けられるベタパターン等の導体層から構成されてもよい。なお、本実施形態におけるアンテナ基板５１ａは、「グランド本体部用基板」の一例に相当し得る。
【００７３】
各グランド連結部７２ａ〜７２ｄは、アンテナ基板５１ａに対して立設するように設けられる金属板により構成されている。アンテナ基板５１ａの表面には、各グランド連結部７２ａ〜７２ｄを支持するための支持部材５４が設けられている。支持部材５４は、台座５２に支持されたアンテナエレメント６０を囲うように、四角筒状に形成されている。各グランド連結部７２ａ〜７２ｄは、支持部材５４に支持された状態で、グランド本体部７１の四辺の複数箇所にビア（図示略）を介して接続されるパッド等に対してはんだ接合されている。
【００７４】
これにより、各グランド連結部７２ａ〜７２ｄは、グランド本体部７１の四辺に対してアンテナエレメント６０の本体部６１に向かうようにそれぞれ連結され、対応するアンテナエレメント６０の連結部６２ａ〜６２ｄに対してそれぞれ平行となるように配置される。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置５０ｄでは、アンテナグランド７０ａは、アンテナエレメント６０の本体部６１に対向するように配置される方形のグランド本体部７１と、このグランド本体部７１の四辺に対してアンテナエレメント６０の本体部６１に向かうようにそれぞれ連結するグランド連結部７２ａ〜７２ｄと、を有するように形成される。
【００７６】
これにより、背面側（図１７の下側）への放射を増加させることなくアンテナグランド７０ａの平面視での面積を小さくすることができる。特に、グランド連結部７２ａ〜７２ｄとアンテナエレメント６０の連結部６２ａ〜６２ｄとの間で容量成分が構成されやすくなり、この容量成分が大きくなるほど共振周波数が低くなる。このため、上記容量成分が共振周波数を低下させる分に応じてアンテナエレメント６０の一縁長さを短くしても共振周波数が変化しないので、上記容量成分に応じてアンテナ装置５０ｄの小型化を図ることができる。
【００７７】
特に、各グランド連結部７２ａ〜７２ｄは、対応するアンテナエレメント６０の連結部６２ａ〜６２ｄに対してそれぞれ平行となるように形成されるため、グランド連結部７２ａ〜７２ｄとアンテナエレメント６０の連結部６２ａ〜６２ｄとの間で構成される容量成分が大きくなる。このため、大きくなった容量成分に応じてアンテナ装置５０ｄの更なる小型化を図ることができる。
【００７８】
また、グランド本体部７１が導体層の一部として形成されるアンテナ基板（グランド本体部用基板）５１ａが設けられ、このアンテナ基板５１ａに対して立設するように設けられる金属板により各グランド連結部７２ａ〜７２ｄが構成される。これにより、グランド本体部７１とこのグランド本体部７１の四辺に対してアンテナエレメント６０の本体部６１に向かうようにそれぞれ連結するグランド連結部７２ａ〜７２ｄとを有するアンテナグランド７０ａを、容易に形成することができる。
【００７９】
なお、グランド本体部７１は、アンテナ基板５１ａに設けられるベタパターン等の導体層から構成されることに限らず、アンテナ基板５１ａを廃止して、アンテナエレメント６０の本体部６１に対して所定の距離を介して対向するように配置される金属板等から構成されてもよい。この場合、各グランド連結部７２ａ〜７２ｄは、上記金属板等の端部を本体部６１に向かうように折り曲げることで形成することができる。
【００８０】
なお、アンテナグランド７０ａのグランド連結部（外縁部）７２ａ〜７２ｄがアンテナエレメント側に折り曲げるように形成される本実施形態の特徴的構成は、他の実施形態等にも適用することができる。
【００８１】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記各実施形態および変形例に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
（１）本発明に係るアンテナ装置５０，５０ａ〜５０ｄは、ＲＦＩＤタグ（非接触通信媒体）Ｔを読み取る無線タグリーダとしての機能に加えて情報コードを光学的に読み取る情報コードリーダとしての機能を兼ね備える携帯端末に適用されることに限らず、無線タグリーダとしての機能のみを有する携帯端末に適用されてもよいし、さらに他の機能を有する携帯端末に適用されてもよい。また、本発明に係るアンテナ装置５０，５０ａ〜５０ｄは、上述のような携帯端末に採用されることに限らず、無線通信機能を有する据え置き型の端末に採用されてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…携帯端末
５０，５０ａ〜５０ｄ…アンテナ装置
５１…アンテナ基板（グランド用基板）
５１ａ…アンテナ基板（グランド本体部用基板）
６０，６０ａ〜６０ｃ…アンテナエレメント
６１…本体部
６２ａ〜６２ｄ…連結部
７０，７０ａ…アンテナグランド
７１…グランド本体部
７２ａ〜７２ｄ…グランド連結部
【図１】
0006413624.tif 000002
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0006413624.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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