(57)【要約】      （修正有）【課題】パソコン、あるいはＰＤＡ等の情報端末機器等の内部に組込む多周波用アンテナにおいて、共振帯域を広げることで最適感度で送受信の通信ができる、小型で構造がシンプルな多周波用アンテナを提供することにある。【解決手段】給電点Ｓ１が付与されるエレメント部１とアースポイントＳ２が付与されるグランド板３とが短絡部１ｂを介して接続され、且つ、エレメント部１が短絡部１ｂに接続された高周波用第１放射エレメント１ａと、その終端部Ａから折り返し状に延出し、更に、その端部が高周波用、第１放射エレメント１ａとは逆方向に指向するような低周波用、第２放射エレメント１ｃとからなる２周波用アンテナにおいて、高周波用、第１放射エレメント１ａに並列平行に最大周波数に共振点を有する給電点が付与されていないサブエレメント２を形成する。【選択図】図２
2005318333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行状態にある放射エレメント部とグランド板とが短絡部を介して接続されてなるアンテナにおいて、
該放射エレメント部と短絡部とグランド板とで形成される空間に、一端がグランド板に接続され且つ給電点が付与されていない細幅状サブエレメントが該放射エレメントに並列平行に配され；そして、
給電点は該放射エレメントに他方、アースポイントは該サブエレメントの一端が接続されたグランド板近傍に形成されている；
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
該サブエレメントの共振点が最大共振周波数である請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
該サブエレメントの共振周波数と該放射エレメントの共振周波数との差が１００ＭＨｚ〜２ＧＨｚの範囲にある請求項1又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
該並列平行の間隔が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
該サブエレメントの幅が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナであって、該放射エレメント部が該短絡部に接続された細幅状第１放射エレメントと；該第１放射エレメントの終端部から折り返し状に延出し、更に、その終端部が該第１放射エレメントの終端部とは逆方向に指向するような細幅状第２放射エレメントと；からなることを特徴とする２周波用アンテナ。
【請求項７】
該第１放射エレメントが高周波用で、該第２放射エレメントが低周波用である請求項６に記載の２周波用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パソコン、ＰＤＡ（携帯型情報機器）、携帯電話、あるいはＶＩＣＳなどの情報端末機器等に内蔵させる小型アンテナ、特に多周波用小型アンテナに関する。更に詳しくは、本発明は、このような小型アンテナの通信感度の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線ＬＡＮあるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（近距離無線データ通信システム）搭載のＰＤＡ等においてはアンテナの多周波化及び小型化とともに、優れた通信品質を得るための高帯域化の要求がますます強くなってきている。
大型化を意図したプリントアンテナではあるが、高帯域化の要求に対応する一方策として、給電部材を付設した細幅状放射エレメントに対し、該放射エレメントと類似した形状の誘導誘電素子を並列平行に1個あるいは複数個設けることが提案されている。（特許文献１参照）
このようなアンテナにおいては、誘導誘電素子を複数個設けた場合には、広範囲に渡って高帯域化が達成でき、通信品質は確保される。しかしながら、この提案は、前述のようにアンテナの大型化を意図するのみで、“小型化“という逆方向の課題はおろか、その解決策については何等認識していない。特に、”小型化”の問題は、複数の放射エレメントが必要となる多周波対応アンテナにおいては殊更深刻になる。それゆえ、多周波対応が可能尚且つ、より高帯域に渡って通信感度に優れた小型アンテナが待ち望まれている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６９７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、パソコン、あるいはＰＤＡ等の情報端末機器等の内部に組込む多周波用アンテナにおいて、通信感度に優れた小型アンテナ、就中、多周波用小型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】
【０００５】
本発明者等は、互いに平行状態にある放射エレメント部とグランド板とが短絡部を介して接続されてなるアンテナ内に形成される空間を有効利用することに着目した。そして、該空間に、非給電の細幅状サブエレメントを配置し、その際、給電点とアースポイントの位置にも配慮した結果、アンテナの外郭形状を拡大することなく、高帯域に渡って所望の通信感度を実現するに至った。
【発明の効果】
【０００６】
上述したように非給電の細幅状サブエレメントの設置箇所並びに給電点とアースポイントの位置が特定された本発明のアンテナによれば、アンテナ外郭形状を拡大することなく広帯域に渡って帯域幅が確保できる。その結果、小型ながらもアンテナ通信感度が改善されるので、最適な通信が実現されるという格別顕著な効果が奏される。同時に、本発明のアンテナは３周波以上の多周波アンテナに対しても対応できるので、多周波アンテナでありながら小型化が実現できる。更に、本発明のアンテナは立体アンテナあるいは平面アンテナ等各種形態のアンテナに対しても対応でき、多用途での適用が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、上記のサブエレメントの共振点を最大共振周波数に設定した２周波対応のアンテナについて、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の２周波用アンテナの一例を示す正面図である。
図２は、図１のアンテナに給電用同軸ケーブルを取り付けた際の斜視図である。
図３は、２周波に対応した本発明のアンテナの周波数特性（周波数対反射損失特性）を示す図（グラフ）である。
図１及び図２において、（１）は放射エレメント部であり、共に細幅状の第１放射エレメント（１ａ）と第２放射エレメント（１ｃ）とからなる、所謂デュアルタイプとして図示されており、その際、（１ｂ）は第１放射エレメント（１ａ）とグランド板（３）とを電気的に接続する細幅状の短絡部である。又、第１放射エレメント（１ａ）は短絡部（１ｂ）を介して矩形状のグランド板（３）と平行に形成されている。更に、該放射エレメント（１ａ）の終端部（Ａ）から第２放射エレメント（１ｃ）がＬ字状に折り返す形でグランド板（３）と平行に形成されている。
ここに、（２）はサブエレメントであり、第１放射エレメント（１ａ）と短絡部（１ｂ）とグランド板（３）とで形成される空間に、該エレメント（１ａ）と並列平行に相似配置されている。又、サブエレメント（２）自体は、誘導エレメント（２ａ）、及び該誘導エレメント（２ａ）とグランド板（３）とを電気的に接続する短絡エレメント（２ｂ）とから構成されている。
（４）は放射エレメント部（１）に給電するための同軸ケーブル、（Ｌ）は第１放射エレメント（１ａ）の長さ、（Ｌ１）は誘導エレメント（２ａ）の長さ、（Ｌ２）は第１放射エレメント（１ａ）と誘導エレメント（２ａ）との間隔、（Ｌ３）は誘導エレメント（２ａ）の幅、（Ｓ１）は、第１放射エレメント（１ａ）に給電するための同軸ケーブル（４）の内部導体を接続する給電点である。この給電点は、高周波用第１放射エレメント（１ａ）の長手方向の中程に位置するのが好ましい。一方、（Ｓ２）は、該ケーブル（４）の外部導体を接続するアースポイントである。このアースポイント（Ｓ２）は該サブエレメントの一端、すなわち短絡エレメント（２ｂ）が接続されたグランド板（３）の近傍に形成される。従って、同軸ケーブル（４）は、誘導エレメント（２ａ）を跨ぐ形で接続されている。
本発明で特徴的なことは、サブエレメント（２）の採用と給電点−アースポイントの特定による帯域幅拡大効果により、感度に優れたアンテナが実現されることにある。
この点につき、以下に詳細に説明する。
本発明では、2周波の内、高周波側の共振点近傍での帯域幅を広げて通信感度を改善するため、サブエレメント（２）での共振周波数を高周波用の第１放射エレメント（１ａ）の共振周波数より高くして最大共振周波数とすることが肝要である。このことから、サブエレメント（２）の誘導エレメント（２ａ）の長さ（Ｌ１）を、図に示すように、高周波用の第１放射エレメント（１ａ）の長さ（Ｌ）よりも短くする。これにより、サブエレメント（２）が高周波用の第１放射エレメント（１ａ）より高い、最大共振周波数で共振するので、アンテナの帯域幅を広げることができる。
具体的に述べると、帯域幅１００ＭＨｚ（メガヘルツ）〜２ＧＨｚ（ギガヘルツ）が確保できるように、高周波用の第１放射エレメント（１ａ）の共振周波数に応じてサブエレメント（２）の長さ（Ｌ１）を調整して最大共振周波数を設定すればよい。このとき、サブエレメント（２）が最大周波数用に、第１放射エレメント（１ａ）が高周波用に、そして、第２放射エレメント（１ｃ）が低周波用になる。この態様は、アンテナをより小型化するための最適な手段である。
本発明において、第１放射エレメント（１ａ）と誘導エレメント（２ａ）との間隔（Ｌ２）も重要である。何故なら、この間隔（Ｌ２）が広すぎると、第１放射エレメント（１ａ）に給電された電磁界による誘導エレメント（２ａ）に誘起される電磁界が弱くなり、帯域を広げる効果が無くなり、反対に、この間隔が狭すぎると干渉を起こす等の不安定要因が生じる。このことから、（Ｌ２）は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で調整することが望ましい。又、サブエレメント（２）の幅（Ｌ３）は誘起される電磁界の強度と寸法の小型化を考慮し、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが望ましい。
【０００８】
次に、本発明のその余の構成について説明する。
本発明においては、放射エレメント部（１）の各放射エレメント（１ａ）、（１ｃ）の長さは採択しようとする波長の概ね１／４の長さに設定し、他方、その幅は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲から適宜採択する。更に、その厚さについては格段の制約はないが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度で十分である。又、誘導エレメント（２ａ）とグランド板（３）との間隔および第１放射エレメント（１ａ）と第２放射エレメント（１ｃ）との間隔は、安定した動作を確保するため、それぞれに０．１ｍｍ以上、特に０．５〜２ｍｍの範囲にあることが好ましい。これらの間隔が０．１ｍｍ未満では干渉等の不安定現象が生じる懸念がある。
これら放射エレメント（１ａ）、（１ｃ）及び誘導エレメント（２ａ）の材質としては、洋白（白銅）、銅、鉄、黄銅等の導電性の金属が望ましい。放射エレメント部（１）及びサブエレメント（２）の作成にあたっては、これら金属の一枚板を打ち抜いて、短絡部（１ｂ）、短絡エレメント（２ｂ）及び、グランド板（３）と一体打ち抜き体としてもよい。或いは、平板状絶縁性基板上に銅箔のような金属薄膜を貼り付けた状態で、該金属膜をエッチングして所望のアンテナ形状を得るのも有用である。
又、グランド板（３）については、安定したアンテナ動作を得るためには、グランド板（３）の必要最低面積（ｍｍ２）はλ／４＊λ／４（λは波長）以上を満足することが望ましい。従って、より安定したアンテナ動作を望む場合には、スペースの許す限り、その面積を大きくすることが望ましい。短絡部（１ｂ）については、放射エレメント部（１）とグランド板（３）とを接続する機能を呈する限り、その形状は任意である。又、サブエレメント（２）の短絡エレメント（２ｂ）についても、短絡部（１ｂ）と同様、グランド板（３）を接続する機能を呈する限り、その形状は任意である。
給電用同軸ケーブル（４）としては、周知のフッ素樹脂被覆等の高周波同軸ケーブルが採用される。このケーブル（４）の内部導体の終端は、給電点（Ｓ１）に接続し、外部導体はアースポイント（Ｓ２）に接続する。同軸ケーブル（４）を給電点（Ｓ１）及びアースポイント（Ｓ２）に接続するには、ハンダ付あるいは超音波接続等を利用すればよい。
以上の態様は、サブエレメント（２）の共振点を最大共振周波数に設定した例であるが、本発明は必ずしも、これに限定されるものではない。アンテナ自体は、放射エレメント部（１）とグランド板（３）とが同一平面上にある平面アンテナは勿論、エレメント部（１）とグランド板（３）とが同一平面上に無い、所謂立体アンテナに展開できることは言うまでもない。
更に、本発明では、サブエレメント（２）の共振点を最大共振周波数に設定し帯域を広げたが、この代りにサブエレメントの共振点を低周波数近傍に設定してもよいし、或いは、サブエレメント（２）を別の第３周波用エレメントとして設定すれば、図２の態様にて３周波にも対応可能であることを付言しておく。
又、本発明では、エレメント部の共振周波数を最大共振周周波としたが、この代りにエレメント部の共振周波数を１つに削減した単周波用アンテナあるいはエレメント部の共振周波数をさらに１つ増やした３周波以上のアンテナとしても勿論、対応可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【０００９】
以下に、図１〜図２に示した２周波対応のアンテナをパソコン内蔵用として適用する例について示す。
1.          
放射エレメント（１ａ）、（１ｃ）、誘導エレメント（２ａ）、短絡エレメント（２ｂ）及びグランド板（３）の作成
先ず、厚さが０．４ｍｍの洋白板中に、高周波用第１放射エレメント（１ａ）として、４．５ＧＨｚの波長に対応する長さ（Ｌ）１６ｍｍ、幅１．５ｍｍのエレメントを形成した。更に、誘導エレメント（２ａ）の長さ（Ｌ１）は、高周波用第１放射エレメント（１ａ）の共振周波数４．５ＧＨｚより高い周波数である５．５ＧＨｚの波長に対応する１５ｍｍとし、その幅（Ｌ３）は１．０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。その際、高周波用第１放射エレメント（１ａ）と誘導エレメント（２ａ）とは、０．７ｍｍの間隔（Ｌ２）を開けて平行に配置した。又、誘導エレメント（２ａ）とグランド板（３）とは、２ｍｍ間隔を開けて平行に配置した。更に、エレメント部（１）の短絡部（１ｂ）は、長さ４．５ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとし、サブエレメント（２）の短絡エレメント（２ｂ）は、長さ２ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。
次に、低周波用第２放射エレメント（１ｃ）として２．４ＧＨｚの波長の波長に対応した長さ２８ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのエレメントを形成した．その際、この第２放射エレメント（１ｃ）は、高周波用第１放射エレメント（１ａ）の終端部（Ａ）から折り返し状に延出し、更に、その終端部が第１放射エレメント（１ａ）の終端部（Ａ）とは逆方向に指向するように形成した。又、低周波用第２放射エレメント（１ｃ）は高周波用第１放射エレメント（１ａ）との間に２ｍｍの間隔を開けて平行に配置した。
又、グランド板（３）は、長さ３２ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。
更に、給電点（Ｓ１）は図１に向かって、第１放射エレメント（1ａ）の終端部（Ａ）から９ｍｍの位置とし、アースポイント（Ｓ２）の位置は、図１に向かって、サブエレメント（２）の短絡エレメント（２ｂ）の開始点近傍、上端から２ｍｍ、左端から１５ｍｍの位置とした。
２．アンテナの完成
最後に、給電用同軸ケーブル（４）として、外径１．１３ｍｍ、内部導体径０．２４ｍｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）被覆の高周波同軸ケーブルを用意し、その先端部で内部導体および外部導体を露出させた。そして、該ケーブル（４）がサブエレメント（２）の誘導エレメント（２ａ）を跨ぐ形で、該内部導体の終端部を給電点（Ｓ１）に、そして該外部導体をアースポイント（Ｓ２）にそれぞれハンダにより接続することにより、パソコン内蔵用アンテナを得た。
このアンテナの帯域幅を測定したところ、図３に示すように、ＶＳＷＲが２以下の帯域が１５００ＭＨｚと十分に確保でき、十分な通信特性が得られた。
以上、本発明をパソコンに内蔵するアンテナの例で説明したが、本発明の思想の範囲内であれば、種々の応用が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明のアンテナはコンパクトで、しかも安定した通信特性を具備するので、パソコンの他に、ＰＤＡ、携帯電話、あるいはＶＩＣＳ等、各種情報端末機器のみならず、通信機能を有した情報家電、更には自動車関連機器へも同様に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】２周波に対応した、本発明のアンテナの一例を示す正面図である。
【図２】図１のアンテナに給電用同軸ケーブルを取り付けた際の斜視図である。
【図３】２周波に対応した本発明のアンテナの周波数特性（周波数対反射損失特性）を示す図（グラフ）である。
【符号の説明】
【００１２】
１      放射エレメント部
１ａ    高周波用第１放射エレメント
１ｃ    低周波用第２放射エレメント
１ｂ    短絡部
２      サブエレメント
２ａ    誘導エレメント
２ｂ    短絡エレメント
３        グランド板      
４      給電用同軸ケーブル
Ａ      第１放射エレメント（１ａ）の終端部
Ｌ      第１放射エレメント（１ａ）の長さ
Ｌ１    サブエレメント（２）の長さ
Ｌ２    第１放射エレメント（１ａ）とサブエレメント（２）との間隔
Ｌ３    サブエレメント（２）の幅
Ｓ１
給電点
Ｓ２    アースポイント
【図１】
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【図２】
2005318333.tif 000004
【図３】
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