(57)【要約】【課題】本発明は、無線通信などに使用されるアンテナにおいて、複数の周波数で動作することができる小型のアンテナモジュールを提供することを目的とする。【解決手段】周波数の比が１．８以上２．２以下である二つの周波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュール１０であって、一方の端部１１ａが給電端部である第一導体１１と、第一導体１１と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部１２ａである第二導体１２とを有し、第一導体１１の長さをＬ１、第二導体１２の長さをＬ２、動作する２つの周波数のうち低い周波数をＦ１、高い周波数をＦ２、導体中の電気信号の実効速度をｖとしたときに、  １．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１  Ｌ１／Ｌ２≒３である構成とする。【選択図】図１
2005057723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数の比が１．８以上２．２以下である二つの周波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュールであって、
一方の端部が給電端部である第一導体と、
前記第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、前記第一導体の長さをＬ１、前記第二導体の長さをＬ２、動作する２つの周波数のうち低い周波数をＦ１、高い周波数をＦ２、導体中の電気信号の実効速度をｖとしたときに、
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
Ｌ１／Ｌ２≒３
であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項２】
前記第一導体の長さＬ１と第二導体の長さＬ２が、
２≦Ｌ１／Ｌ２≦３
であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
【請求項３】
Ｆｋ≒ｋ×Ｆ１（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ；Ｎは自然数）を満たす複数の周波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュールであって、
一方の端部が給電端部である第一導体と、
前記第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、該第一導体の長さをＬ１、該第二導体の長さをＬ２、導体中の電気信号の実効速度をｖとしたときに、
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
１≦Ｌ１／Ｌ２≦（Ｎ＋２）／（Ｎ−２）
であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項４】
前記第一導体もしくは前記第二導体のうち少なくともいずれか一つは、湾曲ないし屈曲していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項５】
前記第一導体もしくは第二導体もしくは両者の対向部分の少なくともいずれかの場所に回動手段が設けられ、該回動手段を基点として折り曲げ可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項６】
前記第一導体の給電端部が同軸給電線の中心導体に接続され、前記第二導体の接地端部が同軸給電線の外導体に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項７】
前記第一導体の給電端部がマイクロストリップラインに接続され、前記第二導体の接地端部が接地面に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項８】
前記第一導体と前記第二導体が幅方向の面において互いに対向することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項９】
前記第一導体と第二導体が互いに対向する幅を広くすることを特徴とする請求項８に記載のアンテナモジュール。
【請求項１０】
前記第一導体と前記第二導体の少なくとも一方を高誘電材料を用いて形成することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項１１】
前記高誘電材料としてセラミックを用いることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナモジュール。
【請求項１２】
前記給電端部に信号を給電する給電線と、前記接地端部と接地面を接続する接地導電線とを有し、給電線ならびに接地導電線と給電端部ならびに接地端部の間に平衡不平衡変換手段を挿入することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項１３】
前記アンテナモジュールを誘電性回路基板に実装したアンテナ装置であって、前記第一導体と前記給電線が前記回路基板の一方の面に実装され、前記第二導体と前記導電線と接地面が誘電性回路基板の他方の面に実装されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１４】
前記第一導体と第二導体が前記回路基板の配線パターンにより形成されることを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
周波数の比が１．８以上２．２以下である二つの周波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュールであって、
一方の端部が給電端部である第一導体と、
前記第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、前記第一導体の長さをＬ１、前記第二導体の長さをＬ２、動作する二つの周波数のうち低い方の周波数をＦ１、その導体中での実効波長をλ１としたときに、
【数１】
2005057723.tif 000015
で表すＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ１／２
であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１６】
Ｆｋ≒ｋ×Ｆ１（ｋは自然数）で表すことができるＮ個の周波数帯Ｆ１、Ｆ２、・・・、ＦＮ（Ｎは自然数）で動作するアンテナモジュールであって、
一方の端部が給電端部である第一導体と、
前記第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、前記第一導体の長さをＬ１、前記第二導体の長さをＬ２、周波数Ｆ１の信号の導体中の実効波長をλ１としたときに、
【数２】
2005057723.tif 000016
で表すＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ１／２
であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１７】
前記Ｎ個の周波数帯のうちの任意のｍ個（ｍ≦Ｎ、ｍは自然数）の周波数帯で動作し、前記ｍ個の周波数帯の番号ｋの集合をＫとし、
【数３】
2005057723.tif 000017
で表すＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ１／２
であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１８】
前記Ｊ（ｘ）が２番目に大きい極大値をとるときのｘの値をｘｍとすることを特徴とする請求項１６および１７に記載のアンテナモジュール。
【請求項１９】
前記Ｊ（ｘ）が２番目に大きい極大値より大きい値をとるｘの範囲の中から任意のｘをｘｍとすることを特徴とする請求項１６および１７に記載のアンテナモジュール。
【請求項２０】
前記ｍ個の周波数帯の番号ｋの集合Ｋにおいて、
【数４】
2005057723.tif 000018
で表されるＪｍｉｎが最大となるｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ１／２
であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項２１】
前記第一導体もしくは前記第二導体のうち少なくともいずれか一つは、湾曲もしくは屈曲していることを特徴とする請求項１５〜２０のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項２２】
前記第一導体もしくは第二導体もしくは両者の対向部分の少なくともいずれかの場所に回動手段が設けられ、該回動手段を基点として折り曲げ可能であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項２３】
前記第一導体の給電端部が同軸給電線の中心導体に接続され、前記第二導体の接地端部が同軸給電線の外導体に接続されることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項２４】
前記第一導体の給電端部がマイクロストリップラインに接続され、前記第二導体の接地端
部が接地面に接続されることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項２５】
前記第一導体と前記第二導体が幅方向の面において互いに対向することを特徴とする請求項１５〜２４のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項２６】
前記第一導体と第二導体が互いに対向する幅を広くすることを特徴とする請求項２５に記載のアンテナモジュール。
【請求項２７】
前記第一導体と前記第二導体の少なくとも一方を高誘電材料を用いて形成することを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項２８】
前記高誘電材料としてセラミックを用いることを特徴とする請求項２７に記載のアンテナモジュール。
【請求項２９】
前記給電端部に信号を給電する給電線と、前記接地端部と接地面を接続する接地導電線とを有し、給電線ならびに接地導電線と給電端部ならびに接地端部の間に平衡不平衡変換手段を挿入することを特徴とする請求項１５〜２８のいずれか１に記載のアンテナモジュール。
【請求項３０】
前記アンテナモジュールを誘電性回路基板に実装したアンテナ装置であって、前記第一導体と前記給電線が前記回路基板の一方の面に実装され、前記第二導体と前記導電線と接地面が誘電性回路基板の他方の面に実装されることを特徴とする請求項１５〜２９のいずれか１に記載のアンテナ装置。
【請求項３１】
前記第一導体と第二導体が前記回路基板の配線パターンにより形成されることを特徴とする請求項３０に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信等に用いられるアンテナモジュールおよびアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮ用の電子機器などにおいて、単一機器で異なる周波数に対応して通信を行う必要のあるものが増えている。例えば、携帯電話では８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の信号の送受信が必要とされることがある。あるいは無線ＬＡＮでは２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の信号の送受信が必要とされることがある。無線通信の規格が複数になるにつれ、異なる周波数帯の信号の送受信を行うことへの要求は年々高まり、携帯電話や無線ＬＡＮの機能が組み込まれるノートブック型パソコンなどにおいて、このような二つの周波数帯に対応する機能を持つことが求められている。
【０００３】
このような２つの周波数帯の送受信を実現するために、一つの電子機器に二つの周波数帯に対応する別々のアンテナが設けられる場合がある。
【０００４】
図９は従来の技術におけるアンテナモジュールの概念図である。二つの異なる周波数帯に対応するため、異なる二つのアンテナが用いられる場合が示されている。１００はダイポールアンテナであり、二つの周波数帯のうち、高い方の周波数帯に対応し、１００ａ、１００ｂは導体であり、ダイポールアンテナ１００の電波放射部分である。１００ｃは給電端部であり、導体１００ａおよび１００ｂが最も近づく点である１００ｃを通じて給電がなされる。１０１はダイポールアンテナであり、二つの周波数帯のうち、低い方の周波数帯に対応し、１０１ａ、１０１ｂは導体であり、ダイポールアンテナ１０１の電波放射部分である。１０１ｃは給電端部であり、導体１０１ａおよび１０１ｂが最も近づく点である１０１ｃを通じて給電がなされる。
【０００５】
ダイポールアンテナの全長は、動作周波数の実効波長のおよそ半分の長さとなるため、ダイポールアンテナ１００の全長はダイポールアンテナ１０１のそれより短くなっている。また、ダイポールアンテナ１００とダイポールアンテナ１０１は、互いのアンテナ特性に影響を及ぼさないように、長さ方向の略同一線上に配置されている。
【０００６】
以上の構成により、異なる二つの周波数を持つ電波の送受信を行うことが可能となる。
【０００７】
これに類似した例として、反射器を用いてアンテナを複数配置して、異なる複数の周波数に対応する構成がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９８７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の構成では、複数のアンテナを配置することによりアンテナ装置全体が大きくなってしまうという問題があった。特に携帯電話や無線ＬＡＮを組み込むノートブック型パソコンなどの電子機器は小型化、薄型化、軽量化が極限まで求められるため、アンテナ装置の大型化は大きな問題であった。
【０００９】
本発明は、上記した課題に鑑み、複数の周波数で動作可能な小型のアンテナモジュールおよびアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、周波数の比が１．８以上２．２以下である二つの周波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュールであって、一方の端部が給電端部である第一導体と、第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、第一導体の長さをＬ１、第二導体の長さをＬ２、動作する２つの周波数のうち低い周波数をＦ１、高い周波数をＦ２、導体中の電気信号の実効速度をｖとしたときに、
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
Ｌ１／Ｌ２≒３
である構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上の構成により、本発明では、第一導体と第二導体の合計全長と長さの比率、ならびに給電する給電位置を調整することで、単一のアンテナモジュールで二つの異なる周波数に対して動作することが可能となる。特に、無線ＬＡＮや携帯電話のように、周波数の比率がほぼ２：１になる場合には、第一導体と第二導体の長さの比をほぼ３：１とすることで、良好に２つの周波数において動作することが可能となる。また、望ましくは第一導体と第二導体の長さの比を３よりやや小さくすることで、より受信特性を向上させることが可能となる。
【００１２】
更に、第一導体と第二導体の合計の全長と長さの比率、ならびに給電位置を調整することで３以上の異なる周波数に対して動作することが可能となる。
【００１３】
これらのように、単一のアンテナモジュールで複数の周波数に対して動作することで、これを組み込む複数の周波数に対応する必要のある電子機器の小型化、低コスト化を実現することが可能となる。
【００１４】
更に、高誘電率の誘電体を用いることで、アンテナモジュールを更に小型化することが可能となる。
【００１５】
また、給電線にマイクロストリップ線路を用いたり、第一導体と第二導体の対向面積を大きくすることで、給電線とのインピーダンス整合を容易に取ることができるという効果を有する。
【００１６】
また、給電端部と給電線の間に平衡不平衡変換手段を挿入することによって、同軸ケーブルの外導体や回路基板のグランド面に流れこむ不平衡電流を阻止できるので、電波の指向性が乱されるのを阻止できるという効果を有する。
【００１７】
さらに、第一導体、第二導体、給電線、グランド面などを同一の回路基板に実装することによって、接合部分の実装のばらつきを抑えることができるので、アンテナの実装工程を削除できるとともに、余分なスルーホールの形成による高周波信号の劣化を防止してアンテナ特性を安定化できる効果を有する。
【００１８】
また、給電位置を、電流密度が最大となる位置、または電流密度が２番目の極大値をとる位置、または電流密度が２番目の極大値以上となる位置、または電流密度の最小値が最大となる位置、のいずれかとすることによりアンテナを効率良く共振させることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の請求項１に記載の発明は、周波数の比が１．８以上２．２以下である二つの周
波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュールであって、一方の端部が給電端部である第一導体と、第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、第一導体の長さをＬ１、第二導体の長さをＬ２、動作する２つの周波数のうち低い周波数をＦ１、高い周波数をＦ２、導体中の電気信号の実効速度をｖとしたときに、
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
Ｌ１／Ｌ２≒３
であることを特徴とするアンテナモジュールであって、周波数の比がほぼ１対２の二つの異なる周波数で動作する作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明は、第一導体の長さＬ１と第二導体の長さＬ２が、
２≦Ｌ１／Ｌ２≦３
であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュールであって、単一でかつ小型のアンテナモジュールによって、周波数の比がほぼ１対２の二つの異なる周波数で動作する作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明は、Ｆｋ≒ｋ×Ｆ１（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ；Ｎは自然数）を満たす複数の周波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュールであって、一方の端部が給電端部である第一導体と、第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、該第一導体の長さをＬ１、該第二導体の長さをＬ２、導体中の電気信号の実効速度をｖとしたときに、
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
１≦Ｌ１／Ｌ２≦（Ｎ＋２）／（Ｎ−２）
であることを特徴とするアンテナモジュールであって、単一でかつ小型のアンテナモジュールによって複数の異なる周波数で動作する作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明は、第一導体もしくは第二導体のうち少なくともいずれか一つは、湾曲ないし屈曲している請求項１〜３のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、導体を曲げることによって、収納の自由度が増し、送受信の指向性も任意に変更できるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、第一導体もしくは第二導体もしくは両者の対向部分の少なくともいずれかの場所に回動手段が設けられ、該回動手段を基点として折り曲げ可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、導体を任意の形状に曲げることにより、収納の自由度が増し、送受信の指向性も任意に変更できるという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の発明は、第一導体の給電端部が同軸給電線の中心導体に接続され、第二導体の接地端部が同軸給電線の外導体に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、単一でかつ小型のアンテナモジュールによって複数の異なる周波数で動作する作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項７に記載の発明は、第一導体の給電端部がマイクロストリップラインに接続され、第二導体の接地端部が接地面に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、特性インピーダンスの調整を行いやすいマイクロストリップラインにより、給電線とのインピーダンス整合が容易になるという作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、第一導体と第二導体が幅方向の面において互いに対向することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、インピーダンスを低下させ、給電線とのインピーダンス整合を容易に実現できるという
作用を有する。
【００２７】
本発明の請求項９に記載の発明は、第一導体と第二導体が互いに対向する幅を広くすることを特徴とする請求項８に記載のアンテナモジュールであって、インピーダンスを低下させ、給電線とのインピーダンス整合を容易に実現できるという作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、第一導体と第二導体を高誘電材料を用いて形成することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、波長短縮効果によりアンテナ長を短くして小型化できるという作用を有する。
【００２９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、高誘電材料としてセラミックを用いることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナモジュールであって、波長短縮効果によりアンテナ長を短くして小型化できるという作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、給電端部に信号を給電する給電線と、接地端部と接地面を接続する接地導電線とを有し、給電線ならびに接地導電線と給電端部ならびに接地端部の間に平衡不平衡変換手段を挿入することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、受信利得の向上を図り、電波の指向性が乱されるのを阻止できるという作用を有する作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項１３に記載の発明は、アンテナモジュールを誘電性回路基板に実装したアンテナ装置であって、第一導体と給電線が回路基板の一方の面に実装され、第二導体と導電線と接地面が誘電性回路基板の他方の面に実装されることを特徴とするアンテナ装置であって、送受信特性を高めた多共振アンテナを実現し、アンテナ装置ならびに電子機器の更なる小型化を実現する作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項１４に記載の発明は、第一導体と第二導体が回路基板の配線パターンにより形成されることを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ装置であって、製造の容易化と低コスト化ならびに特性の安定性を高める作用を有する。
【００３３】
本発明の請求項１５に記載の発明は、周波数の比が１．８以上２．２以下である二つの周波数帯の信号に対して動作するアンテナモジュールであって、一方の端部が給電端部である第一導体と、第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、第一導体の長さをＬ１、第二導体の長さをＬ２、動作する二つの周波数のうち低い方の周波数をＦ１、その導体中での実効波長をλ1としたときに、
【００３４】
【数５】
2005057723.tif 000003
【００３５】
で表すＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ1／２
であることを特徴とするアンテナモジュールであって、周波数の比がほぼ１対２の二つの異なる周波数で動作するという作用を有する。
【００３６】
本発明の請求項１６に記載の発明は、Ｆｋ≒ｋ×Ｆ１（ｋは自然数）で表すことができるＮ個の周波数帯Ｆ１、Ｆ２、・・・、ＦＮ（Ｎは自然数）で動作するアンテナモジュールであって、一方の端部が給電端部である第一導体と、第一導体と異なる長さを持つと共に一方の端部が接地端部である第二導体とを有し、第一導体の長さをＬ１、第二導体の長さをＬ２、周波数Ｆ１の信号の導体中の実効波長をλ1としたときに、
【００３７】
【数６】
2005057723.tif 000004
【００３８】
で表すＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ1／２
であることを特徴とするアンテナモジュールであって、単一でかつ小型のアンテナモジュールによって複数の異なる周波数で動作するという作用を有する。
【００３９】
本発明の請求項１７に記載の発明は、Ｎ個の周波数帯のうちの任意のｍ個（ｍ＜Ｎ、ｍは自然数）の周波数帯で動作し、ｍ個の周波数帯の番号ｋの集合をＫとし、
【００４０】
【数７】
2005057723.tif 000005
【００４１】
で表すＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ1／２
であることを特徴とするアンテナモジュールであって、単一でかつ小型のアンテナモジュールによって任意の複数の異なる周波数で動作するという作用を有する。
【００４２】
本発明の請求項１８に記載の発明は、Ｊ（ｘ）が２番目に大きい極大値をとるときのｘの値をｘｍとする請求項１６および１７に記載のアンテナモジュールであって、Ｊ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとすると共振しない周波数が存在する場合に全ての周波数で共振させるという作用を有する。
【００４３】
本発明の請求項１９に記載の発明は、Ｊ（ｘ）が２番目に大きい極大値より大きい値をとるｘの範囲の中から任意のｘをｘｍとする請求項１６、１７および１８に記載のアンテナモジュールであり、Ｊ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値をｘｍとしてもＪ（ｘ）が２番目の極大値をとるときのｘの値をｘｍとしても共振しない周波数が存在する場合に全ての周波数で共振させるという作用を有する。
【００４４】
本発明の請求項２０に記載の発明は、ｍ個の周波数帯の番号ｋの集合Ｋにおいて、
【００４５】
【数８】
2005057723.tif 000006
【００４６】
で表されるＪminが最大となるｘの値をｘｍとすると、
Ｌ２≒ｘｍ
Ｌ１＋Ｌ２≒λ1／２
であることを特徴とするアンテナモジュールであって、全ての周波数で効率良くアンテナを共振させることができるという作用を有する。
【００４７】
本発明の請求項２１に記載の発明は、第一導体もしくは第二導体のうち少なくともいずれか一つは、湾曲ないし屈曲している請求項１５〜２０のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、導体を曲げることによって、収納の自由度が増し、送受信の指向性も任意に変更できるという作用を有する。
【００４８】
本発明の請求項２２に記載の発明は、第一導体もしくは第二導体もしくは両者の対向部分の少なくともいずれかの場所に回動手段が設けられ、該回動手段を基点として折り曲げ可能であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、導体を任意の形状に曲げることにより、収納の自由度が増し、送受信の指向性も任意に変更できるという作用を有する。
【００４９】
本発明の請求項２３に記載の発明は、第一導体の給電端部が同軸給電線の中心導体に接続され、第二導体の接地端部が同軸給電線の外導体に接続されることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、単一でかつ小型のアンテナモジュールによって複数の異なる周波数で動作する作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項２４に記載の発明は、第一導体の給電端部がマイクロストリップラインに接続され、第二導体の接地端部が接地面に接続されることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、特性インピーダンスの調整を行いやすいマイクロストリップラインにより、給電線とのインピーダンス整合が容易になるという作用を有する。
【００５１】
本発明の請求項２５に記載の発明は、第一導体と第二導体が幅方向の面において互いに対向することを特徴とする請求項１５〜２４のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、インピーダンスを低下させ、給電線とのインピーダンス整合を容易に実現できるという作用を有する。
【００５２】
本発明の請求項２６に記載の発明は、第一導体と第二導体が互いに対向する幅を広くすることを特徴とする請求項２５に記載のアンテナモジュールであって、インピーダンスを低下させ、給電線とのインピーダンス整合を容易に実現できるという作用を有する。
【００５３】
本発明の請求項２７に記載の発明は、第一導体と第二導体の少なくとも一方を高誘電材料を用いて形成することを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、波長短縮効果によりアンテナ長を短くして小型化できるという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項２８に記載の発明は、高誘電材料としてセラミックを用いることを特徴とする請求項２７に記載のアンテナモジュールであって、波長短縮効果によりアンテナ長を短くして小型化できるという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項２９に記載の発明は、給電端部に信号を給電する給電線と、接地端部と接地面を接続する接地導電線とを有し、給電線ならびに接地導電線と給電端部ならびに接地端部の間に平衡不平衡変換手段を挿入することを特徴とする請求項１５〜２８のいずれか１に記載のアンテナモジュールであって、受信利得の向上を図り、電波の指向性が乱されるのを阻止できるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項３０に記載の発明は、アンテナモジュールを誘電性回路基板に実装したアンテナ装置であって、第一導体と給電線が回路基板の一方の面に実装され、第二導体と導電線と接地面が誘電性回路基板の他方の面に実装されることを特徴とする請求項１５〜２９のいずれか１に記載のアンテナ装置であり、送受信特性を高めた多共振アンテナを実現し、アンテナ装置ならびに電子機器の更なる小型化を実現する作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項３１に記載の発明は、第一導体と第二導体が回路基板の配線パターンにより形成されることを特徴とする請求項３０に記載のアンテナ装置であって、製造の容易化と低コスト化ならびに特性の安定性を高める作用を有する。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００５８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図である。図２、図３は本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールのシミュレーション結果を示す図である。図４は本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図であり、３以上の異なる周波数で動作する場合が示されており、図５は本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図であり、マイクロストリップラインを用いた場合が示されている。
【００５９】
まず図１、２、３を用いて、周波数がＦ１である信号Ｓ１と周波数がＦ２である信号Ｓ２（図には表示なし）の二つの信号に対して動作する二共振の場合について説明する。
【００６０】
１０はアンテナモジュールであり、１１は第一導体であり、１２は第二導体である。１１ａは給電端部であり、１２ａは接地端部である。１３は同軸ケーブルであり、１３ａは給電を行う中心導体であり、１３ｂは接地されている外部導体である。Ｌ１は第一導体１１の長さであり、Ｌ２は第二導体１２の長さであり、Ｗは第一導体１１と第二導体１２の幅である。Ｄは第一導体１１と第二導体１２の対向距離である。１４は周波数Ｆ１をもつ信号の電流密度分布、１５は周波数Ｆ２をもつ信号の電流密度分布である。１６、１７は電流密度ピーク位置であり、電流密度ピーク位置１６は信号Ｓ１の電流密度のピークとなる位置であり、電流密度ピーク位置１７は信号Ｓ２の電流密度のピークとなる位置である。１８は給電位置であり、第一導体１１と第二導体１２の対向する位置と同等の位置になる。
【００６１】
第一導体１１と第二導体１２は金属棒や基板パターンなどにより形成される。また第一導体１１は第二導体１２と長さが異なり、第一導体１１のほうが長くなっている。もちろん長短は逆であっても良い。また、第一導体１１と第二導体１２は略同一直線状に配置されていることが望ましいが、アンテナを収納する筐体形状からの制限などにより、給電位置１８やその他第一導体１１や第二導体１２上において、ヒンジ等の回動手段により接続され回動可能にしてもよい。回動可能にしてその交差する角度が１８０度未満になること
で収納などが容易となる上に、指向性などを調整することも可能となる。また、第一導体１１と第二導体１２は直線形状のみでなく、弧や屈曲部分やテーパー部分を含む形状であってもよい。また、給電位置１８においてその幅方向の面が対向していることが望ましい。幅方向の面が各々対向していることで、容量成分を発生することができ、インピーダンス整合を取ることが容易になるからである。第一導体１１の給電位置１８側の端部は給電端部１１ａとなっており、給電線１３ａと接続される。第二導体１２の給電位置１８側の端部は接地端部１２ａとなっており、接地導体１３ｂと接続される。
【００６２】
給電線１３ａと接地導体１３ｂには同軸ケーブルの中心導体と外部導体が用いられる。もちろん、通常の銅線や被膜線などを用いてもよい。あるいはマイクロストリップ線路や回路基板上の配線パターンであってもよい。給電線１３ａからは信号が供給され、あるいは受信した信号が伝送される。接地導体１３ｂはグランド面との接続を実現する。
【００６３】
なお、第一導体１１に給電端部１１ａを設け、第二導体１２に接地端部１２ａを設けたが、それぞれ逆でも良い。
【００６４】
いま信号Ｓ１の周波数と実効波長をそれぞれＦ１およびλ1、信号Ｓ２の周波数と実効波長をそれぞれＦ２およびλ2とし、周波数Ｆ１とＦ２の比をおよそ１対２とすると、実効波長λ1とλ2の比はおよそ２対１となる。なお、周波数Ｆ１とＦ２の比は１．８以上２．２以下の範囲に収まれば、性能上ほぼ問題なく２つの周波数に対して動作する。特に、携帯電話では８００ＭＨｚと１．５ＧＨｚであるため、その周波数の比は約１．８８であり、無線ＬＡＮでは２．４ＧＨｚと５ＧＨｚであるため、その周波数の比は２．０４であるので、これらの規格に対応した二共振が実現される。
【００６５】
ここで、アンテナモジュール１０は二つの周波数に対して動作するために、第一導体１１と第二導体１２の全長を用いて誘導電流を発生させる必要がある。すなわちＬ１とＬ２の合計長さは電流密度分布１４に示すとおり波長の長いλ1の半波長の長さが必要である。更にλ2はλ1の約半分の長さであり、その電流密度分布は１５に示すように、その半波長の２つ分の電流密度分布が発生する。
【００６６】
ここで、二つの信号の電流密度分布を考慮した上で給電位置１８を決定することで、二つの信号の共振が可能となる。すなわち二つの信号の電流密度分布の中で、それぞれの電流密度が十分に高くなる共通の位置で給電することで、それぞれの周波数の信号に対して共振し、送受信動作が可能となる。電流密度分布から明らかな通り、信号Ｓ２の電流密度分布の電流密度ピーク位置１７を給電位置１８とすることで、信号Ｓ１とＳ２の電流密度が十分に高い位置で給電することが可能となる。すなわち、第二導体１２の長さＬ２は信号Ｓ２の実効波長λ2の４分の１であり、第一導体１１の長さＬ１は第二導体の３倍となる。これを第一導体１１と第二導体１２の長さＬ１とＬ２の比率について置き換えた場合には、次の関係式が成り立つことになる。
【００６７】
Ｌ１＋Ｌ２≒１／２×ｖ／Ｆ１（ｖは導体中の電気信号の実効速度）
Ｌ１／Ｌ２≒３
また、第一導体１１と第二導体１２の長さの和である「Ｌ１＋Ｌ２」がλ1の半波長であることが最も望ましいが、Ｌ１＋Ｌ２が次の関係式、
１．８×Ｆ１≦Ｃ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
の範囲であればほぼ十分な性能で動作する。
【００６８】
更に、給電位置１８を電流密度ピーク位置１７よりもやや電流密度ピーク位置１６寄りに設定する（すなわちＬ１とＬ２の比を３よりやや小さくする）よう調整することで、信号Ｓ１の電流密度が電流密度ピーク位置１７における大きさよりも大きくなる場所で給電
を実現することができる。すなわち信号Ｓ２の電流密度は十分に高い状態を維持しつつ、信号Ｓ１についてもその電流密度が十分に高い位置で給電することが可能となる。このため、二つの信号Ｓ１、Ｓ２双方で大きな振幅で共振させることが可能となり、更に送受信利得を高くすることができる。種々のシミュレーションの結果では第一導体１１の長さＬ１と第二導体１２の長さＬ２の比を２以上３以下の範囲に給電位置１８を設けることで、二つの信号Ｓ１、Ｓ２に対する動作性能が高くなる。
【００６９】
次にアンテナモジュール１０の動作特性を確認するために行ったシミュレーション結果について説明する。
【００７０】
アンテナモジュール１０について、Ｌ１を３５ｍｍ、Ｌ２を１４．５ｍｍ、Ｗを４．８ｍｍ、Ｄを２．５ｍｍの構成にして、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性をシミュレーションした。図２には２．４ＧＨｚ帯の結果を、図３には５ＧＨｚ帯の結果を示している。それぞれの周波数帯域でＶＳＷＲの値が２以下となっており、十分な特性を有していることが明らかである。また送受信利得に関しても、２．４４ＧＨｚで２．１ｄＢｉ、５．２０ＧＨｚで４．０ｄＢｉという結果が得られ、良好な結果であることが確認された。
【００７１】
例えば、無線ＬＡＮの使用周波数帯域は、２．４ＧＨｚ〜２．４８３５ＧＨｚと、４．９ＧＨｚ〜５．２５ＧＨｚの２つであるので、アンテナモジュール１０により、それぞれの使用周波数帯域で十分な性能をもって同時動作することが分かる。
【００７２】
以上のように、単一のアンテナモジュールで二共振特性を持つことが可能となり、従来のようにそれぞれの周波数に対してアンテナを設けるよりもアンテナ装置を小型化でき、当然ながらこれを組み込む電子機器の小型化も実現できる。
【００７３】
次に３以上の共振について説明する。Ｆｋ≒ｋ×Ｆ１（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ；Ｎは自然数）を満足するすべての周波数でアンテナを動作させたい場合、アンテナの長さは最も低い周波数Ｆ１の半波長の長さが必要となるため、
Ｌ１＋Ｌ２≒１／２×ｖ／Ｆ１
という関係式が得られるが、前記二共振のときと同様に、
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
の範囲であれば、問題なく動作する。また、給電位置については、電流密度分布から考慮し、
１≦Ｌ１／Ｌ２≦（Ｎ＋２）／（Ｎ−２）
となる範囲で給電位置を調整すればＮ個のすべての周波数において高い共振特性を得ることができる。この式は、最も高い周波数ＦＮの実効波長をλNとすると、「給電位置をアンテナの中央からλN／２の範囲の任意の場所に設定する」ということを意味している。
【００７４】
なお、共振周波数Ｆ１、Ｆ２、・・・、ＦＮのうち、実際に使用するのは任意のＭ個の周波数（Ｍ＜Ｎ）としてもよい。このことにより、さまざまな周波数の組み合わせを許容する複共振アンテナを実現できる。
【００７５】
図４に示す３共振の例は、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４の３共振を行う例であり、１９は電流密度分布である。この場合、周波数Ｆ４の電流密度分布から、給電位置は電流密度ピーク位置１６または１６ａのどちらかが望ましいことは明らかであり、さらにＦ１の電流密度を大きくするには、給電位置は電流密度ピーク位置１６より電流密度ピーク位置１６ａの方が望ましい。以上から、図４の例においては、電流密度ピーク位置１６ａに給電を行うことで、全ての周波数において、高い共振特性を得ることができるということになる。
【００７６】
また、図１では同軸ケーブルを給電線と接地導体として用いる場合について説明したが
、マイクロストリップラインを用いて実現してもよい。マイクロストリップラインは特性インピーダンスの調整が容易であるため、アンテナとのインピーダンス整合がとりやすくなる効果があるからである。
【００７７】
図５を用いてマイクロストリップラインを使った場合について説明する。３３はマイクロストリップラインであり、３４は回路基板であり、３５はグランド面である。マイクロストリップライン３３は回路基板３４上にプリントされており、グランド面３５は回路基板３４の裏面に形成されている。なお、グランド面３５は回路基板３４が多層基板の場合にはその内層に設けられてもよく、マイクロストリップライン３３も同様である。マイクロストリップライン３３は第一導体１１の給電端部１１ａに電気的に接続され、信号の給電が可能となっている。グランド面３５は第二導体１２の接地端部１２ａに電気的に接続されている。もちろん、逆の接続形態であっても良い。
【００７８】
図１を用いて説明した場合と同じく、二つ、あるいは３以上の異なる周波数の信号に対して動作する。また、マイクロストリップラインは、その形状や大きさ、面積などを適宜調整することが容易であるため、その特性インピーダンスの調整が容易で、アンテナとのインピーダンス整合を容易に実現できるメリットがある。インピーダンス整合を適切に合わせこむことで、給電点における信号の反射を低減し、動作利得を向上させることが可能となる。
【００７９】
また、第一導体１１および第二導体１２の幅Ｗを大きくすることで、導体１１と導体１２の対向部分面積を大きくすることができ、インピーダンスが低くなる。このことにより給電線１３とのインピーダンス整合が容易になり、同様に動作利得を向上できる。
【００８０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図である。２１は第一導体であり、２２は第二導体である。２３は同軸ケーブルであり、２３ａは中心導体、２３ｂは外部導体である。２４は誘電体であり、第一導体２１の近傍ないしは接する状態で配置される。Ｌ１’は第一導体２１の長さであり、Ｌ２’は第二導体２２の長さである。同様に、２５は誘電体であり、第二導体２２の近傍ないしは接する状態で配置される。なお、誘電体２４、２５の材料としてはセラミックなどの高誘電材料が最適であり、フォルステライト，チタン酸マグネシウム系、チタン酸カルシウム系、ジルコニア・スズ・チタン系、チタン酸バリウム系、鉛・カルシウム・チタン系などのセラミック材料や、アルミナもしくはアルミナを主成分としたセラミック材料や、エポキシ樹脂などの樹脂材料などが適当である。
【００８１】
次に、図６に示すアンテナモジュールの動作について説明する。動作原理は実施の形態１で説明したアンテナモジュールと同様であるが、誘電体２４および誘電体２５が第一導体２１および第二導体２２の付近にあるため、アンテナモジュールから放射される電界が誘電体２４および誘電体２５を通過する。誘電体を通過する電磁波の速度は真空中のそれに比べて遅くなるため、第一導体２１および第二導体２２を流れる高周波電流の波長が短縮されることになる。その短縮率は１／√(εｅｆｆ)である（εｅｆｆは誘電体の実効比誘電率）。従って、第一導体２１および第二導体２２の長さＬ１’、Ｌ２’は、誘電体を使わない場合に比べて１／√(εｅｆｆ)倍で済むことになる。これにより、誘電体２４、２５を用いることで同一周波数の信号を受信する場合には、第一導体２１と第二導体２２を短縮することができ、アンテナモジュール全体を小型化することができる。更にこれを組み込む電子機器の小型化も可能となる。
【００８２】
なお、小型化は誘電体の実効比誘電率が大きいものほど有利なので、実効比誘電率が高いものを採用するべきである。但し、強度や製造コストなどとの関係から最適なものを選
ぶのが望ましい。
【００８３】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図である。５１は第一導体、５２は第二導体、５３は給電線、５４は回路基板、５５はグランド面、５６は平衡不平衡変換手段である。給電線はマイクロストリップラインや同軸ケーブルなどで形成される。なお、図７ではすべての要素が同一の回路基板５４に形成されているように記載されているが、図１などのように第一導体５１と第二導体５２は回路基板５４と別個に形成されてもよい。平衡不平衡変換手段５６は、給電線５３側の不平衡電流と、第一導体５１および第二導体５２側の平衡電流を変換する動作を行う。なお、平衡不平衡変換手段５６としてはバランなどが好適である。
【００８４】
次に動作について説明する。
【００８５】
受信状態においては、第一導体５１および第二導体５２が飛来電波を受け、所望の周波数にて共振し、共振により発生した高周波電流が平衡不平衡変換手段５６へ入力する。平衡不平衡変換手段５６では第一導体５１および第二導体５２から受けた平衡電流である高周波電流を不平衡電流に変換し、給電線５３に出力して受信検波部などに出力する。
【００８６】
送信状態は受信の場合の逆動作になり、平衡不平衡変換手段５６は給電線５３からの不平衡状態の送信信号を平衡電流に変換し、第一導体５１および第二導体５２に出力する。第一導体５１および第二導体５２からは平衡電流に変換された高周波電流が電磁波を発生させる。このように、電波の放射、受信の役割を有する第一導体５１と第二導体５２には平衡電流のみが流れるようになり、不平衡電流は給電線５３側のみで遮断されることになる。これによりグランド面５５に不平衡電流が回り込むことが防止されることになる。不平衡電流は通常電波が放射されるので線路自体がアンテナとして動作してしまうことになる。これによりアンテナの効率が著しく低下する可能性がある。一方、平衡不平衡変換手段５６が挿入されることで、グランド面５５に流れる不平衡電流を阻止することができ、不平衡電流による電波の指向性の乱れを防止することができ、効率低下の問題を解決し、指向性が保たれた良好な受信特性を維持することが可能となる。
【００８７】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の構成図である。
【００８８】
４１は第一導体であり、４２は第二導体、４３は給電線でありマイクロストリップラインにより形成され、４４は回路基板であり、４５はグランド面である。４６は接地導電線であり、４７は給電位置である。給電線４３は第一導体４１の給電端部に電気的接続されている給電線であり、グランド面４５は第二導体４２の接地端部と接地導電線４６を介して電気的接続される。給電線４３は回路基板４４表面に配線パターンとしてプリントされて実現される。なお、導電線を回路基板４４に貼り付けてもよい。第一導体４１、第二導体４２は回路基板４４に配線パターンとしてプリントされて実現される。あるいは、導電膜を貼り付けてもよい。
【００８９】
第一導体４１と給電線４３は回路基板４４の一方の面に形成されている。一方、第二導体４２とグランド面４５、ならびに設置導電線４６は回路基板４４のもう一方の面に形成されている。もし第一導体４１と第二導体４２を同一層に配置すると、層を跨いで接続させるスルーホールが必要となり、そこで高周波信号が劣化してしまう。図８に表すように、別の層に第一導体４１と第二導体４２を形成することで、この問題を解決し、高周波信号の劣化を防止することができる。なお、回路基板４４が多層基板の場合には、第一導体４１、給電線４３、第二導体４２、設置導電線４６、グランド面４５のいずれか一部が内
層に形成されてもよい。
【００９０】
なお、同一の回路基板４４に第一導体４１、第二導体４２の電波の放射素子である導体部分と、給電やグランド接続を行う給電線４３やグランド面４５などが形成されることで、第一導体４１と給電線４３の接合部分、第二導体４２と接地導電線４６の接合部分の実装工程を削除でき、さらにアンテナ特性のばらつきが製造工程で発生することを低減できる。このため、アンテナ特性の安定化と向上が実現され、また当然ながら製造コストの低減メリットもある。
【００９１】
更に、回路基板４４を誘電基板とすることで、第一導体４１、第二導体４２は誘電体と接することとなり、実施の形態２で説明したような、長さの短縮化効果も実現される。回路基板４４の実効比誘電率をεｅｆｆ２とした場合には、第一導体４１、第二導体４２の長さは、誘電体を使わない場合に比べて１／√（εｅｆｆ２）倍に短縮することが可能となる。
【００９２】
また、回路基板４４の両面に分割して形成することで、他の電子部品の実装余地をフレキシブルにすることが可能となり、全体としての実装密度を向上させることも可能となる。
【００９３】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５におけるアンテナ装置の構成図である。
【００９４】
１１０はアンテナモジュールであり、１１１は第一導体であり、１１２は第二導体である。１１１ａは給電端部であり、１１２ａは接地端部である。１１３は同軸ケーブルであり、１１３ａは給電を行う中心導体であり、１１３ｂは接地されている外部導体である。Ｌ１は第一導体１１１の長さであり、Ｌ２は第二導体１１２の長さであり、Ｗは第一導体１１１と第二導体１１２の幅である。Ｄは第一導体１１１と第二導体１１２との対向距離である。１１８は給電位置であり、第一導体１１１と第二導体１１２の対向する位置と同等の位置になる。１１４は周波数がＦ１である信号の電流密度分布、１１５は周波数がＦ２である信号の電流密度分布であり、１１９は電流密度分布１１４と電流密度分布１１５の和を図示したものである。
【００９５】
いま周波数がＦ１の信号の実効波長をλ1、周波数がＦ２の信号の実効波長をλ2とし、周波数Ｆ１とＦ２の比をおよそ１対２とすると、実効波長λ1とλ2の比はおよそ２対１となる。なお、周波数Ｆ１とＦ２の比は１．８以上２．２以下の範囲に収まれば、性能上ほぼ問題なく２つの周波数に対して動作する。特に、携帯電話では８００ＭＨｚと１．５ＧＨｚであるため、その周波数の比は約１．８８であり、無線ＬＡＮでは２．４ＧＨｚと５ＧＨｚであるため、その周波数の比は２．０４であるので、これらの規格に対応した二共振が実現される。
【００９６】
ここで、アンテナモジュール１１０は二つの周波数に対して、第一導体１１１と第二導体１１２の全長を用いて共振する必要がある。すなわちＬ１とＬ２の合計長さは電流密度分布１１４に示すとおり波長の長いλ1の半波長の長さが必要である。更にλ2はλ1の約半分の長さであり、その電流密度分布は１１５に示すように、二つの山が存在する。
【００９７】
ここで、二つの信号の電流密度分布を考慮した上で給電位置１８を調整することにより、二つの信号で効率よく共振させることが可能となる。これは二つの信号の電流密度分布の中で、それぞれの電流密度が十分に高くなる共通の位置で給電することにより実現できる。いま電流密度の振幅を１とすると、電流密度分布１１４の関数Ｊ１（ｘ）および電流密度分布１１５の関数Ｊ２（ｘ）は次式で表せる。
【００９８】
【数９】
2005057723.tif 000007
【００９９】
【数１０】
2005057723.tif 000008
【０１００】
二つの信号とも電流密度が高くなるのは、Ｊ１（ｘ）およびＪ２（ｘ）の平均値が最も高くなるときである。これはＪ１（ｘ）およびＪ２（ｘ）の和が最も大きくなるときと等価であるから、
【０１０１】
【数１１】
2005057723.tif 000009
【０１０２】
で表されるＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘが給電位置ｘｍとして最もふさわしいということになる。このｘｍは次式を解くことにより求められる（電流密度分布の対称性から、考慮するｘの範囲を０≦ｘ≦λ1／４とした）。
【０１０３】
【数１２】
2005057723.tif 000010
【０１０４】
この式を解くと、
【０１０５】
【数１３】
2005057723.tif 000011
【０１０６】
を得る。このようにして、上述した式を解いて給電位置を求めることにより、周波数Ｆ１およびＦ２の両方で効率良く共振するアンテナを提供することができる。
【０１０７】
また、第一導体１１１と第二導体１１２の長さの和である「Ｌ１＋Ｌ２」がλ1の半波長であることが最も望ましいが、Ｌ１＋Ｌ２が次の関係式
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
の範囲であればほぼ十分な性能で動作する。ここで、ｖは導体中の電気信号の実効速度である。
【０１０８】
次に３以上の共振について説明する。Ｆｋ≒ｋ×Ｆ１（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ；Ｎは自然数）を満足するすべての周波数でアンテナを動作させたい場合、アンテナの長さは最も低い周波数Ｆ１の半波長の長さが必要となるため、
Ｌ１＋Ｌ２  ≒  １／２  ×  λ1
という関係式が得られるが、前記二共振のときと同様に、
１．８×Ｆ１≦ｖ／（Ｌ１＋Ｌ２）≦２．２×Ｆ１
の範囲であれば、問題なく動作する。また、給電位置については、二共振のときの式を一般化し、
【０１０９】
【数１４】
2005057723.tif 000012
【０１１０】
で表されるＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値を給電位置ｘｍとすれば、Ｎ個のすべての周波数でほぼ問題なく効率良く共振するアンテナを提供することができる。
【０１１１】
また、Ｎ個の周波数のうちの任意のｍ個の周波数で共振させたい場合は、次式で与えられるＪ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値を給電位置ｘｍとすれば、ｍ個のすべての周波数でほぼ問題なく効率良く共振するアンテナを提供することができる。
【０１１２】
【数１５】
2005057723.tif 000013
【０１１３】
次に、Ｊ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値を給電位置ｘｍとするとうまくいかない場合について説明する。図１１に本発明の実施の形態５におけるアンテナモジュールの電流密度分布のグラフを示す。図１１において、２２１は周波数Ｆ１の電流密度分布、２２２は周波数Ｆ２の電流密度分布、２２３は周波数Ｆ３の電流密度分布、２２４は周波数Ｆ５の電流密度分布、２２５は周波数Ｆ７の電流密度分布である。また、２２６は電流密度分布２２１〜２２５の和である。この図から、ｘ＝ｘ１（＝０．２４６×λ1）においてＪ（ｘ）は最大値をとることがわかる。しかし、そのときの周波数Ｆ２の電流密度は著しく低い値を示している。このように、周波数の組み合わせによっては、電流密度の和が最大となるときに、ある特定の周波数で電流密度が低くなってしまう場合がある。このような場合には、Ｊ（ｘ）が第２の極大値をとる位置に給電を行うことにより、上記の状態を回
避することができる。図１１では、ｘ＝ｘ２（＝０．１１８×λ1）でＪ（ｘ）は第２の極大値をとっており、ここで給電を行えば、著しく電流密度が低くなる周波数はなくなり、ｘ＝ｘ１のときと比較してもＪ（ｘ）の値はさほど変わらないため、全ての周波数で効率良くアンテナを共振させることができる。
【０１１４】
また、Ｊ（ｘ）が最大値をとるときのｘの値を給電位置ｘｍとしても、Ｊ（ｘ）が２番目の極大値をとるときのｘの値を給電位置ｘｍとしてもうまくいかない場合は、Ｊ（ｘ）が２番目の極大値以上となる範囲で給電位置を決定して、特定の周波数での電流密度の低下を抑えることになる。
【０１１５】
また、さらにある特定の周波数における電流密度の低下を抑えたい場合は、図１１の電流密度分布２２１〜２２５において、あるｘにおける電流密度の最小値を求める式、
【０１１６】
【数１６】
2005057723.tif 000014
【０１１７】
のＪminが最大となるｘ＝ｘ３（＝０．１２５×λ1）に給電を行うことにより、特定の周波数での電流密度の低下を防ぎ、効率良くアンテナを共振させることができる。
【０１１８】
前記第一導体１１１と第二導体１１２は金属棒や基板パターンなどにより形成される。また第一導体１１１は第二導体１１２と長さが異なり、第一導体１１１のほうが長くなっている。もちろん長短は逆であっても良い。また、第一導体１１１と第二導体１１２は略同一直線状に配置されていることが望ましいが、アンテナを収納する筐体形状からの制限などにより、給電位置１１８やその他第一導体１１１や第二導体１１２上において、ヒンジ等の回動手段により接続され回動可能にしてもよい。回動可能にしてその交差する角度が１８０度未満になることで収納などが容易となる上に、指向性などを調整することも可能となる。また、第一導体１１１と第二導体１１２は直線形状のみでなく、弧や屈曲部分やテーパー部分を含む形状であってもよい。また、給電位置１１８においてその幅方向の面が対向していることが望ましい。幅方向の面が各々対向していることで、容量成分を発生することができ、インピーダンス整合を取ることが容易になるからである。第一導体１１１の給電位置１１８側の端部は給電端部１１１ａとなっており、中心導体１１３ａと接続される。第二導体１１２の給電位置１１８側の端部は接地端部１１２ａとなっており、外部導体１１３ｂと接続される。
【０１１９】
中心導体１１３ａと外部導体１１３ｂには同軸ケーブルの中心導体と外部導体が用いられる。もちろん、通常の銅線や被膜線などを用いてもよい。あるいはマイクロストリップ線路や回路基板上の配線パターンであってもよい。中心導体１１３ａからは信号が供給され、あるいは受信した信号が伝送される。外部導体１１３ｂはグランド面との接続を実現する。
【０１２０】
なお、第一導体１１１に給電端部１１１ａを設け、第二導体１１２に接地端部１１２ａを設けたが、それぞれ逆でも良い。
【０１２１】
また、図１０では同軸ケーブルを給電線と接地導体として用いる場合について説明した
が、マイクロストリップラインを用いて実現してもよい。マイクロストリップラインは特性インピーダンスの調整が容易であるため、アンテナとのインピーダンス整合がとりやすくなる効果があるからである。マイクロストリップラインを使った場合の構成については図５に示したものと同様である。
【０１２２】
また、第一導体１１１および第二導体１１２の幅Ｗを大きくすることで、第一導体１１１と第二導体１１２の対向部分面積を大きくすることができ、インピーダンスが低くなる。このことにより給電線１１３とのインピーダンス整合が容易になり、同様に動作利得を向上できる。
【０１２３】
また、実施の形態２と同様に、図６のように誘電体２４、２５を用いることで、第一導体２１と第二導体２２を短縮することができ、アンテナモジュール全体を小型化することができる。更にこれを組み込む電子機器の小型化も可能となる。
【０１２４】
また、実施の形態３と同様に、図７のように平衡不平衡変換手段を用いることで、グランド面５５に流れる不平衡電流を阻止することができ、不平衡電流による電波の指向性の乱れを防止することができ、効率低下の問題を解決し、指向性が保たれた良好な送受信特性を維持することが可能となる。
【０１２５】
また、実施の形態４と同様に、図８のように第一導体と第二導体を誘電基板の異なる面に実装することにより、スルーホールによる高周波信号の劣化を防ぎ、製造コストを低減でき、さらにアンテナを小型化することができる。
【０１２６】
なお、上記すべての実施の形態で説明した使用周波数は一例であり、また、それに対応した寸法も一例であり、本発明を特に限定するものでないことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
携帯電話や無線ＬＡＮ用の電子機器はもとより、広範囲な周波数を用いるソフトウェア無線用電子機器のアンテナの用途にも適応できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールのシミュレーション結果を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールのシミュレーション結果を示す図
【図４】本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図
【図５】本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図
【図６】本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図
【図７】本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図
【図８】本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の構成図
【図９】従来の技術におけるアンテナモジュールの構成図
【図１０】本発明の実施の形態５におけるアンテナモジュールの構成図
【図１１】本発明の実施の形態５におけるアンテナモジュールの電流密度分布のグラフ
【符号の説明】
【０１２９】
１０、１１０    アンテナモジュール
１１、１１１    第一導体
１１ａ、１１１ａ    給電端部
１２、１１２    第二導体
１２ａ、１１２ａ    接地端部
１３、１１３    同軸ケーブル
１３ａ、１１３ａ    中心導体
１３ｂ、１１３ｂ    外部導体
１４、１５、１９、１１４、１１５、１１９、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６    電流密度分布
１６、１６ａ、１７    電流密度ピーク位置
１８、１１８    給電位置
２１    第一導体
２２    第二導体
２３    同軸ケーブル
２３ａ    中心導体
２３ｂ    外部導体
２４、２５    誘電体
３３    マイクロストリップライン
３４    回路基板
３５    グランド面
４１    第一導体
４２    第二導体
４３    給電線
４４    回路基板
４５    グランド面
４６    接地導電線
４７    給電位置
１００、１０１    ダイポールアンテナ
１００ａ、１００ｂ、１０１ａ、１０１ｂ    導体
１００ｃ、１０１ｃ    給電端部
Ｌ１、Ｌ１’    第一導体の長さ
Ｌ２、Ｌ２’    第二導体の長さ
Ｗ    第一導体と第二導体の幅
【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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