(57)【要約】【課題】面状の放射電極を有し、広帯域化を図りつつ小型化を達成することのできるアンテナ装置およびそれを用いた電子機器ならびに無線通信カードを提供する。【解決手段】平坦な主面３０ａを備え、誘電体で構成された基体３０と、基体３０の主面に形成された面状の接地電極３１と、基体３０において接地電極３１と共通した平面上に形成され、所定周波数の信号が供給される面状の放射電極３２とを有する構成とする。放射電極３２に供給される信号の給電部３３は、放射電極３２における接地電極３１との最近接部に位置している。放射電極３２は、放射電極側端部辺３１ａに対して垂直な方向の長さをＬ、平行な方向の長さをＤとしたとき、Ｌ／Ｄを０．５〜２とする。また、放射電極３２とそれぞれ対向して配置されると共に電気的に短絡された１または２以上の放射電極をさらに形成した構成とすることもできる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の接地電極と、
前記接地電極の少なくとも一部と共通した平坦面上に形成され、所定周波数の信号が供給される面状の放射電極と
を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記放射電極に供給される信号の給電部は、前記放射電極における前記接地電極との最近接部に位置する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記接地電極における放射電極側端部辺は直線状に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記放射電極は、円、楕円または長円の形状である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記放射電極は、当該放射電極における前記接地電極の前記放射電極側端部辺に対して垂直な方向の長さをＬ、当該放射電極における前記接地電極の前記放射電極側端部辺に対して平行な方向の長さをＤとしたとき、Ｌ／Ｄが０．５〜２である
ことを特徴とする請求項３または４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記放射電極は、当該放射電極における前記接地電極の前記放射電極側端部辺に対して垂直な方向の長さをＬ、当該放射電極における前記接地電極の前記放射電極側端部辺に対して平行な方向の長さをＤとしたとき、Ｌ／Ｄが１〜２である
ことを特徴とする請求項３または４記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記放射電極とそれぞれ対向して配置されると共にこの放射電極とそれぞれ電気的に短絡された１または２以上の他の放射電極をさらに有する
ことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項８】
複数の前記放射電極の外縁同士を少なくとも前記接地電極との最近接部を含む領域において電気的に短絡する短絡部をさらに有し、
前記他の放射電極は、前記短絡部によって電気的に短絡されている
ことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記接地電極における放射電極側端部辺は直線状に形成されている
ことを特徴とする請求項７または８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記放射電極は、円、楕円、長円または矩形の形状である
ことを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記放射電極は、当該放射電極の面積をＳ、当該複数の放射電極のうち最外部に位置する一対の放射電極同士の間隔をｈとしたとき、前記所定周波数信号の電圧定在波比が１．５以下の範囲においては、ｈ／Ｓが０．３以下である
ことを特徴とする請求項９または１０記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記放射電極は、当該放射電極の面積をＳ、当該複数の放射電極のうち最外部に位置する一対の放射電極同士の間隔をｈとしたとき、前記所定周波数信号の電圧定在波比が２．０以下の範囲においては、ｈ／Ｓが０．４以下である
ことを特徴とする請求項９または１０記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記接地電極および前記放射電極を支持する基体をさらに有し、
前記接地電極および前記放射電極は、前記基体に形成されている
ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載のアンテナ装置が内蔵されている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
電子機器の拡張スロットに着脱可能に挿入されて前記電子機器に無線通信機能を付与する無線通信カードであって、
請求項１〜１３の何れか一項に記載のアンテナ装置を備えるとともに前記拡張スロットに挿入された状態で前記アンテナ装置が当該拡張スロットの外部に位置するように配置された
ことを特徴とする無線通信カード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面状の放射電極を有するアンテナ装置およびそれを用いた電子機器ならびに無線通信カードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の小形化が進み、利用者の携帯に適した可搬型の装置、つまり携帯型電子機器が急速に普及している。また、最近では、屋内で利用する電子機器である家電機器もＬＡＮ等を経由してサーバやコンピュータネットワークに接続されており、これらは情報家電製品とも呼ばれている。
【０００３】
このような電子機器の多くは映像・情報端末としての機能を有しており、コンピュータ・ネットワークに接続されることにより、あるいは放送を受信等することにより、情報の授受を行うネットワーククライアントとして利用される。
【０００４】
ここで、従来では、サーバ装置やネットワーク環境に接続するには、ケーブル等を用いる有線方式が主流であった。この有線方式では、機器間の接続を行うためのケーブルの増加に伴い、配線の処理が面倒になる。また、携帯型電子機器ではケーブルによる接続自体が煩雑であり、携帯の利便性が損なわれるという問題が生じる。
【０００５】
これに対して、無線方式は上記のような接続の煩雑さが無く、特に携帯型電子機器には適した方式である。このことから、最近では電子機器の接続手段として、無線アクセス方式の利用が一般的になっている。また、家電製品においても、機器配置の自由度が大きくなり、有線方式に比べて機器配置の変更等が容易であることから、無線アクセス方式の導入が進められている。
【０００６】
さて、テレビジョン受像機や映像機器等では主として映像（動画）を伝送するために、音声やデータ通信に比べて高速（広帯域）の伝送特性を有する方式を採用する必要がある。例えばＤＶＤやＨＤＴＶ等の高品位の映像を無線伝送するには数十メガビット毎秒以上のデータ伝送特性を必要とする。このための無線アクセス技術は、通信方式等のソフトウエアの他、アンテナ等のハードウエアも広帯域化に対応する必要がある。
【０００７】
アンテナに要求される電気特性としては、例えば広帯域無線伝送システムの代表であるＵＷＢ無線伝送システムでは、マイクロ波帯で数ギガヘルツ程度の周波数帯域幅の利用が想定されており、この周波数範囲で良好な電気特性を提供することが必要である。ここで、アンテナに対する広帯域特性とは、通常はアンテナの給電部における入力インピーダンスが周波数に対して広帯域であること、または周波数に依存せず定インピーダンスであることとされている。
【０００８】
ところで、このような広帯域特性を有するアンテナを実現する手段としては、自己相似とよばれる原理的構造に基づくものが考えられる。このアンテナの基本形は、頂角の等しい２つの無限長円錐を回転対称軸が相互に同一の直線上になるように配置した双円錐構造で、無限長バイコニカル・アンテナとよばれるものである。このアンテナの入力インピーダンスは周波数に依存せず、定インピーダンス性を有することが知られている。
【０００９】
しかし、実際の使用においては、必然的に有限大の外観形状を有することになる。このため、前述の原理的なアンテナ構造を基に、これに適当な変形を施し、形状に適当な近似を加えることによって実用になるアンテナを構成することとなる。この代表例としては、バイコニカルアンテナ、ディスコーンアンテナ等を挙げることができる。
【００１０】
これらのアンテナは、外観はアンテナ給電部を含む回転軸について軸対称の立体構造を有している。そして、有限大の寸法であるため、利用可能な周波数には下限が存在し、下限周波数より高い周波数で所望のアンテナ特性が得られる。また、アンテナ寸法はこの下限周波数の波長の三分の一程度である。一例として、マイクロ波帯のＵＷＢシステムで使用する３ギガヘルツから１１ギガヘルツの周波数に対して、上記のアンテナ寸法は３０ミリメートル角程度の立体形状となる。
【００１１】
これらのアンテナに対して、平板構造を有する広帯域のアンテナ装置が提案されている。この例として、以下に示す非特許文献１、２、３に掲載のディスクモノポールアンテナを挙げることができる。このディスクモノポールアンテナ１２３は、図２９に示すように、円板形状のアンテナ素子である放射電極１３２が、誘電体からなる基体１３０に形成された導体平板である接地電極１３１上に、モノポール同様に立設されるものである。このアンテナ１２３は、前述のＵＷＢ無線伝送システム等で要求される広帯域な周波数特性を有することが知られている。
【００１２】
また、放射電極１３２の大きさは、前述の軸対称な立体形状のアンテナと同様、利用可能な下限周波数の波長の２、３割程度の寸法となる。例えば、マイクロ波帯のＵＷＢ無線伝送システムの場合では、放射電極は直径２０ミリメートル程度の円板となる。
【非特許文献１】本田、他：タイトル不詳、社団法人テレビジョン学会、技術研究報告、Ｖｏｌ．１５、Ｎｏ．５９、１９９１．
【非特許文献２】浅井久人、黒田慎一、山浦智也：小型・広帯域アンテナの一検討IV  −ディスクモノポールアンテナの小型低背化−、社団法人電子情報通信学会２００３年総合大会講演論文集、Ｂ−１−１２９、２００３年３月３日．
【非特許文献３】ＫＵＭＡＲ，  Ｇｉｒｉｓｈ：  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ  ａｎｔｅｎｎａｓ，  Ｃｈ．９，  ｐｐ．３５７−３７８，  Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ，  ２００３．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
携帯用の電子機器で無線アクセス技術を利用する場合、使用するアンテナは機器筐体に内蔵するか、または無線通信機能を有するＰＣＭＣＩＡ型などの無線通信カードに搭載されたものを拡張スロットに挿入することになる。
【００１４】
現在における電子機器の小形化は著しく、例えば携帯型電子機器で要求される機器寸法は手帳やノート程度の大きさで、鞄などに容易に収納可能な外観形状のものが想定されている。そこで、無線通信に必要なアンテナ装置においても、このような電子機器の筐体に内蔵可能で、できる限り筐体の形状に適合したものが必要となる。また、厚さの薄い無線通信カードの筐体に内蔵可能な形状のものが必要となる。
【００１５】
このことから、アンテナ装置に対する技術的要求としては、外観が電子機器や無線通信カードの筐体に内蔵可能な形状を有することおよび寸法が小形であることである。ただし、この場合においても所望の使用周波数範囲において実用上十分な電気特性を有することが必要である。
【００１６】
さて、従来の技術で作製された広帯域特性を有するアンテナ装置を実際の電子機器や無線通信カードに搭載する場合について考察する。
【００１７】
前述した広帯域のアンテナ装置を無線通信カードに搭載しようとしても、バイコニカルアンテナやディスコーンアンテナでも、あるいはディスクモノポールアンテナであっても、アンテナ高さが高いことから、電子機器に内蔵する場合、電子回路が配置されたプリント配線板の実装面からの部品高が嵩むという問題が生じる。また、無線通信カードに搭載するには、厚みに制約のあるカード筐体に収めることが困難である。
【００１８】
前述のように、アンテナ装置における放射電極の寸法は使用可能な周波数範囲の下限周波数の波長に応じて決まり、アンテナ装置の使用周波数範囲を広げることは使用可能な下限周波数を下げることであることから、広帯域化を図るために放射電極の寸法を延ばすとアンテナ高さはますます高くなってしまう。
【００１９】
そこで、本発明は、面状の放射電極を有し、広帯域化を図りつつ小型化を達成することのできるアンテナ装置およびそれを用いた電子機器ならびに無線通信カード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】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明に係るアンテナ装置は、面状の接地電極と、この接地電極の少なくとも一部と共通した平坦面上に形成され、所定周波数の信号が供給される面状の放射電極とを有するようにしたものである。
【００２１】
本発明の好ましい形態において、上記放射電極に供給される信号の給電部は、放射電極における接地電極との最近接部に位置するようにしたものである。
【００２２】
本発明のさらに好ましい形態において、上記接地電極における放射電極側端部辺は直線状に形成されているようにしたものである。
【００２３】
本発明のさらに好ましい形態において、上記放射電極は、円、楕円または長円の形状であるようにしたものである。
【００２４】
本発明のさらに好ましい形態において、上記放射電極は、当該放射電極における接地電極の放射電極側端部辺に対して垂直な方向の長さをＬ、当該放射電極における接地電極の放射電極側端部辺に対して平行な方向の長さをＤとしたとき、Ｌ／Ｄが０．５〜２であるようにしたものである。
【００２５】
本発明のさらに好ましい形態において、上記放射電極は、当該放射電極における接地電極の放射電極側端部辺に対して垂直な方向の長さをＬ、当該放射電極における接地電極の放射電極側端部辺に対して平行な方向の長さをＤとしたとき、Ｌ／Ｄが１〜２であるようにしたものである。
【００２６】
本発明のさらに好ましい形態において、上記放射電極とそれぞれ対向して配置されると共にこの放射電極とそれぞれ電気的に短絡された１または２以上の他の放射電極をさらに有するようにしたものである。
【００２７】
本発明のさらに好ましい形態において、複数の放射電極の外縁同士を少なくとも接地電極との最近接部を含む領域において電気的に短絡する短絡部をさらに有し、上記他の放射電極は、この短絡部によって電気的に短絡されているようにしたものである。
【００２８】
本発明のさらに好ましい形態において、上記接地電極における放射電極側端部辺は直線状に形成されているようにしたものである。
【００２９】
本発明のさらに好ましい形態において、上記放射電極は、円、楕円、長円または矩形の形状であるようにしたものである。
【００３０】
本発明のさらに好ましい形態において、上記放射電極は、当該放射電極の面積をＳ、当該複数の放射電極のうち最外部に位置する一対の放射電極同士の間隔をｈとしたとき、上記所定周波数信号の電圧定在波比が１．５以下の範囲においては、ｈ／Ｓが０．３以下であるようにしたものである。
【００３１】
本発明のさらに好ましい形態において、上記放射電極は、当該放射電極の面積をＳ、当該複数の放射電極のうち最外部に位置する一対の放射電極同士の間隔をｈとしたとき、上記所定周波数信号の電圧定在波比が２．０以下の範囲においては、ｈ／Ｓが０．４以下であるようにしたものである。
【００３２】
本発明のさらに好ましい形態において、上記接地電極および上記放射電極を支持する基体をさらに有し、これら接地電極および放射電極は、上記基体に形成されているようにしたものである。
【００３３】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る電子機器は、前述のアンテナ装置が内蔵されているようにしたものである。
【００３４】
さらに、上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信カードは、電子機器の拡張スロットに着脱可能に挿入されて上記電子機器に無線通信機能を付与する無線通信カードであって、前述したアンテナ装置を備えるとともに上記拡張スロットに挿入された状態で上記アンテナ装置が当該拡張スロットの外部に位置するように配置されたようにしたものである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００３６】
すなわち、本発明によれば、面状の放射電極を接地電極に対して共平面に配置しているので、アンテナ装置の外形を小さくでき、広帯域な周波数特性を維持しつつ小型化を図ることが可能になる。
【００３７】
これにより、アンテナ装置を無線通信カードの筐体に収めることができ、またプリント配線板上に実装しても部品高さが嵩むことはない。
【００３８】
特に、上記放射電極とそれぞれ対向して配置されると共にこの放射電極とそれぞれ電気的に短絡された１または２以上の放射電極をさらに設けるようにした場合には、上記アンテナ装置における小さな外形を維持しつつ、広帯域な周波数特性をより向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００４０】
図１は本発明のアンテナ装置が搭載された無線通信カードとこの無線通信カードが挿入される拡張スロットを備えたパーソナルコンピュータとを示す斜視図、図２は図１の無線通信カードについて一部を破断して示す斜視図、図３は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の一例を示す斜視図、図４は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図５は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図６は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図７は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図８は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図９は相互に異なる放射電極形状のアンテナ装置におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示すグラフ、図１０は接地電極と放射電極との位置関係を示す第１の説明図、図１１は放射電極の寸法を接地電極から離間する方向に変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第１のグラフ、図１２は接地電極と放射電極との位置関係を示す第２の説明図、図１３は放射電極の寸法を接地電極から離間する方向に変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第２のグラフである。
【００４１】
図１に示すように、電子機器の一種である携帯型のパーソナルコンピュータ１１は、種々の電子部品（図示せず）が格納されるとともにキーボード１２ａなどの入力部を備えた本体部１２と、液晶パネルからなる表示部１３とからなる。本体部１２の側面には、無線通信用のＰＣカード（無線通信カード）２１が着脱可能に挿入されるＰＣカードスロット（拡張スロット）１４が設けられている。なお、本発明において、電子機器とは広く情報の授受を行うことができる機器を指すものであって、このようなパーソナルコンピュータに限定されるものではない。
【００４２】
パーソナルコンピュータ１１に無線通信機能を付与するＰＣカード２１は、図２に示すように、種々の電子部品（図示せず）が実装されるとともに先端部には動作状態等を示すＬＥＤ２２および信号の受発信手段であるアンテナ装置２３が搭載された実装基板２４を備えている。
【００４３】
実装基板２４の電子部品が実装された位置は、例えばＳＵＳなど金属製のシールドカバー２５ａ，２５ｂで両面が覆われてシールドされている。また、アンテナ装置２３が配置されている先端部は、電波の送受信を妨げない例えばＰＢＴ（ポリブチレン−テレフタレート）など樹脂製カバー２６で覆われ、ＰＣカード２１がＰＣカードスロット１４に挿入された状態でＰＣカードスロット１４から突出して外部に位置するエクステンデッド部を構成している。さらに、エクステンデッド部の対向側には、ＰＣカードスロット１４に挿入されたときにＰＣカード２１がパーソナルコンピュータ１１と電気的に接続されるための接続用コネクタ部２７が設けられている。そして、実装基板２４にＬＥＤ２２、アンテナ装置２３および接続用コネクタ部２７が実装された状態でシールドカバー２５ａ，２５ｂおよび樹脂製カバー２６が固着され、一体的にＰＣカード２１が形成されている。
【００４４】
図３に示すように、アンテナ装置２３は、高周波用誘電体材料、例えばポリエチレン、フッ素樹脂やガラス等を素材とする樹脂材料やフェライト等の磁性材料、あるいはアルミナ等のセラミックス材料、あるいはそれらの複合物で構成された電気的絶縁性を有する矩形板状の基体３０を有している。基体３０には平坦な主面３０ａが形成されており、この主面３０ａ上には面状の接地電極３１が形成されている。さらに、基体３０における接地電極３１と共通した平面上には、同じく面状のアンテナ素子である放射電極３２が形成されている。
【００４５】
本実施の形態において、接地電極３１は矩形形状を有しており、放射電極３２側の端部に位置する辺つまり放射電極側端部辺３１ａは直線状に形成されている。また、放射電極３２は長円（相互に平行な２辺を有する円）の形状を有して接地電極３１と近接して形成されており、その長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされている。そして、接地電極３１に対向する側は、接地電極３１との最近接部を含んだ弧状の形状を有している。
【００４６】
なお、接地電極３１は主面３０ａのみに形成されている必要はなく、主面３０ａの反対側に位置する裏面にまで形成されていてもよい。
【００４７】
接地電極３１と放射電極３２との最近接部には給電部３３が設けられており、例えば給電線路として同軸ケーブルが用いられた場合には、内部導体が放射電極３２と接続されて放射電極３２に所定周波数の信号が供給されるとともに、外部導体が接地電極３１と接続されて接地電位が供給される。但し、給電線路には同軸ケーブル以外、例えば平行線路、導波管、ストリップ線路などを適用することができる。また、給電部は接地電極３１と放射電極３２との最近接部以外に設けてもよい。さらに、給電線路にストリップ線路などを適用した場合には、接地電極３１の給電部と放射電極３２の給電部とは異なっていてもよく、放射電極３２に複数の給電部を設けてもよい。
【００４８】
なお、基体３０の形状は矩形板状に限定されるものではなく、例えば立方体など様々な形状とすることができる。
【００４９】
また、接地電極３１および放射電極３２の形状についても図３に示す形状に限定されるものではなく、他の種々の形状とすることができる。すなわち、例えば放射電極３２については、図４に示すように、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となり直線状の部分が放射電極側端部辺３１ａと近接したレイアウトの長円、図５に示すように、長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向の楕円、図６に示すように、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向の楕円、図７に示すような円形、あるいは図８に示すように、接地電極３１と反対側が放射電極側端部辺３１ａに沿った方向に広がった丸形などとすることができる。
【００５０】
ここで、接地電極３１および放射電極３２は、銅や銀、アルミニウムなどの金属導体層をパターニングして形成されている。具体的には、たとえば銀等の金属ペーストをパターン印刷して焼き付ける方法、金属パターン層をメッキで形成する方法、薄い金属膜をエッチングによりパターニングする方法などにより形成されている。
【００５１】
次に、このような構成のアンテナ装置における電気特性について説明する。
【００５２】
図９の入力インピーダンス特性において、符号Ａは図３のアンテナ装置の、符号Ｂは図５のアンテナ装置の、符号Ｃは図６のアンテナ装置の、符号Ｄは図７のアンテナ装置の、符号Ｚは従来の技術において説明した図２９のアンテナ装置の、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）−周波数特性をそれぞれ示している。ここで、各アンテナ装置の素子寸法は同等の大きさとし、特性インピーダンスが５０オームである回路に対するアンテナ入力インピーダンス特性を示している。なお、図示する特性は一例であり、種々の条件差に起因する電気特性の変動が生ずることがある。
【００５３】
図９から分かるように、何れの入力インピーダンス特性においても、図示する周波数範囲における低い方の周波数でＶＳＷＲ特性が急峻に変化し、特性インピーダンス５０オームに対するアンテナ装置のインピーダンス整合がとれなくなっている。したがって、この帯域の周波数がアンテナ装置の使用可能な下限周波数と考えられ、ＶＳＷＲが約３以下となる周波数を使用周波数帯域とする。
【００５４】
符号Ｚで示すディスクモノポールアンテナでは、下限周波数は約４ギガヘルツ程度である。これに対して、本発明のように面状の放射電極３２を接地電極３１に対して共平面に配置したアンテナ装置（符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）では、この周波数は約２．８〜２．１ギガヘルツとなっており、使用下限周波数が低くなっていることが、つまり使用可能な周波数範囲が広がっていることが分かる。
【００５５】
そして、このように放射電極３２を接地電極３１に対して共平面に配置したことから、アンテナ装置２３の外形が基体３０の外形と同一にまで小さくでき、広帯域な周波数特性を維持しつつ小型化を図ることが可能になる。これにより、アンテナ装置２３を無理なくＰＣカード２１の筐体に収めることができる。
【００５６】
なお、本実施の形態においては、接地電極３１および放射電極３２は基体３０上に形成されているが、必ずしも基体３０上に形成されている必要はなく、例えば保持部材にされるようにしたり、所定の部材上に載置するようにしてもよい。
【００５７】
さて、図９からも分かるように、放射電極３２を接地電極３１に対して共平面に配置して広帯域化を図った場合でも、放射電極３２の長さによって入力インピーダンス特性は異なる。そこで、次に、放射電極３２の寸法と入力インピーダンス特性との関係について説明する。
【００５８】
図１０および図１２に示すように、放射電極３２における接地電極３１の放射電極側端部辺３１ａに対して垂直な方向の長さをＬ、平行な方向の長さをＤとする。そして、Ｌ／Ｄ（Ｌ：Ｄ）を変化させたときのＶＳＷＲ−周波数特性を図１１および図１３に示す。なお、図１０の説明図が図１１のグラフに対応し、図１２の説明図が図１３のグラフに対応している。
【００５９】
図１１および図１３に示すように、Ｌ：Ｄが１：２よりも小さくなると使用可能な下限周波数が高くなってしまい、広帯域特性がやや損なわれている。また、Ｌ：Ｄが１：２〜１：１では下限周波数はほとんど動かず、広帯域特性が保たれている。さらに、Ｌ：Ｄが１：１〜２：１では使用可能な下限周波数が下がり、極めて広帯域な特性が得られている。そして、Ｌ：Ｄが２：１を超えると所望の周波数範囲に共振特性が現れるというモノポールアンテナやダイポールアンテナにおいて見られる特性が発現し、入力インピーダンスの周波数特性は狭帯域となっている。
【００６０】
したがって、Ｌ：Ｄが１：２〜２：１（つまり、Ｌ／Ｄが０．５〜２）の場合に、より望ましくは１：１〜２：１（つまり、Ｌ／Ｄが１〜２）の場合に、入力インピーダンスの広帯域特性を保持しつつ下限周波数を下げることができ、広帯域な周波数特性を得ることができる。
【００６１】
なお、Ｌ：Ｄが１：２よりも小さくなった場合や２：１を超えた場合には、広帯域特性がやや損なわれるものの、図２９に示すような従来のアンテナ装置に比較すれば依然として広帯域である。したがって、本発明は、放射電極３２が接地電極３１に対して共平面に配置されている限り、Ｌ：Ｄが１：２よりも小さくなった場合や２：１を超えた場合を除外するものではない。
【００６２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６３】
図１４は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の一例を示す斜視図、図１５は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図１６は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図１７は図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図、図１８は放射電極同士の位置関係を示す説明図、図１９は放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第１のグラフ、図２０は放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第２のグラフ、図２１は放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第３のグラフ、図２２は放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第４のグラフ、図２３は放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第５のグラフ、図２４は放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第６のグラフ、図２５は放射電極の間隔と面積との比率を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示すグラフ、図２６は放射電極の間隔と面積との比率を変化させた場合における入力インピーダンス−周波数特性を示すグラフ、図２７はＶＳＷＲを変化させた場合における周波数−放射電極の間隔と面積との比率特性を示すグラフ、図２８は相互に異なる放射電極形状のアンテナ装置における周波数帯域幅−放射電極の間隔と面積との比率特性を示すグラフである。なお、これらの図において、上記第１の実施の形態と同一の構成要素には同一符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００６４】
図１４に示すように、本実施の形態のアンテナ装置４３は、上記第１の実施の形態のアンテナ装置２３における放射電極３２に加え、この放射電極３２とそれぞれ対向して配置されると共にそれぞれ電気的に短絡された放射電極をさらに設けるようにしたものである。具体的には、本実施の形態のアンテナ装置４３は、互いに対向して配置されると共に電気的に短絡された一対の放射電極３２a，３２ｂを有している。
【００６５】
また、これら一対の放射電極３２a，３２ｂはそれぞれ、接地電極３１との最近接部付近において、短絡部３４により互いの外縁同士が電気的に短絡されている。そしてこの短絡部３４と接地電極３１との最近接部に、給電部３３が設けられている。なお、この短絡部は少なくとも接地電極３１との最近接部を含むようにして設けられるものであり、例えば図１５に示した短絡部３５のように、放射電極３２a，３２ｂにおける外縁の全ての部分を電気的に短絡するように構成してもよい。
【００６６】
なお、これら放射電極３２a，３２ｂの形状は、第１の実施の形態における放射電極３２と同様、図１４，１５に示した円形の他、長円、楕円など任意の形状とすることが可能である。また、本実施の形態の放射電極３２a，３２ｂはさらに例えば図１６，１７に示したように、矩形などの多角形とすることも可能である。なお、図１６は図１４に対応する構成例であり、放射電極３２a，３２ｂにおける外縁の一部同士を短絡部３４により電気的に短絡したものを、図１７は図１５に対応する構成例であり、放射電極３２a，３２ｂにおける外縁の全ての部分を短絡部３５によって電気的に短絡したものを示している。
【００６７】
ここで、この放射電極は、図１４〜図１７に示したような２層構成（一対の放射電極３２ａ，３２ｂにより構成）には限られず、３層以上の多層構成とすることも可能である。図１８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図１４に示した形状の放射電極を、１層（放射電極３２）、２層（放射電極３２ａ，３２ｂ）および３層（放射電極３２ａ〜３２ｃ）により構成した場合における、給電部３３、放射電極および短絡部３４の構成を示したものである。図１８（ｂ），（ｃ）に示した２層および３層構成のものは、本実施の形態のアンテナ装置４３の構成に該当し、一方、図１８（ａ）に示した１層構成のものは、比較例としての第１の実施の形態のアンテナ装置２３の構成に該当する。また、図１８において、放射電極の直径をＤとし、図１８（ｂ），（ｃ）において、複数の放射電極のうち最外部に位置する一対の放射電極同士の間隔をｈとしている。
【００６８】
図１９〜図２２は、図１８に示した１〜３層構成のアンテナ装置２３，４３において、放射電極の直径Ｄを固定しつつ、放射電極の間隔ｈを変化させた場合（ｈ＝０．２ｍｍ〜１．６ｍｍ）のＶＳＷＲ−周波数特性を示したものであり、第１の実施の形態と同様に、特性インピーダンスが５０オームである回路に対するアンテナ入力インピーダンス特性を示している。これらの図から、放射電極の間隔ｈには依存せず、どの場合においても、第１の実施の形態の構成である１層構成のアンテナ装置２３よりも本実施の形態の構成である２，３層構成のアンテナ装置４３のほうがＶＳＷＲの値が下がり、より１に近づいていることが分かる。したがって、特性インピーダンス５０オームに対するインピーダンス整合がよりとりやすくなっていることが分かる。
【００６９】
また、図２３，２４はそれぞれ、図１５，１６に示した形状のアンテナ装置における、図１９〜図２２と同様の条件下でのＶＳＷＲ−周波数特性を示したものである。これらの図から、放射電極の形状には依存せず、やはりどの場合においても、第１の実施の形態の構成である１層構成のアンテナ装置２３よりも本実施の形態の構成である２層構成のアンテナ装置４３のほうがＶＳＷＲの値が下がり、特性インピーダンス５０オームに対するインピーダンス整合がよりとりやすくなっていることが分かる。このように、本実施の形態のアンテナ装置４３では、その放射電極の間隔ｈおよび形状には依存せず、どのような放射電極の構成の場合においても、第１の実施の形態のアンテナ装置２３に比べ、インピーダンス整合をよりとりやすくすることができる。
【００７０】
そこで次に、図２５に、図１９〜図２４に示した結果について、（放射電極の間隔ｈ）／（放射電極の面積Ｓ）で規格化した場合のＶＳＷＲ−周波数特性を示す。この図から、ｈ／Ｓが０．４７１から０．０７９と小さくなるにつれてＶＳＷＲも小さくなっており、より１に近づいていることが分かる。したがって、ｈ／Ｓ小さくなるにつれて、特性インピーダンス５０オームに対するインピーダンス整合がよりとりやすくなっていることが分かる。
【００７１】
また、図２６に、図２５に示した場合における各アンテナ装置２３，４３の入力インピーダンス−周波数特性を示す。この図において、符号Ｚｒは入力インピーダンスＺの実数成分である抵抗成分を、符号Ｚｉは入力インピーダンスＺの虚数成分であるリアクタンス成分を、それぞれ示している。また、このリアクタンス成分Ｚｉの値が正の場合は、そのリアクタンス成分Ｚｉが誘導性リアクタンスであることを示し、逆にリアクタンス成分Ｚｉの値が負の場合は、そのリアクタンス成分Ｚｉが容量性リアクタンスであることを示している。なお、この例では前述のように、特性インピーダンスが５０オームである回路に対するアンテナ入力インピーダンス特性を示しているので、入力インピーダンスＺが５０オームのときにリアクタンス成分Ｚｉが０オームとなり、入力インピーダンスＺが抵抗成分Ｚｒのみから構成されていることが好ましい。
【００７２】
ここで図２６から、ｈ／Ｓが０．４７１から０．０７９と小さくなるにつれて抵抗成分Ｚｒはほとんど特性が変化しない一方、リアクタンス成分Ｚｉは値が小さくなっており、より０に近づいていることが分かる。つまり、リアクタンス成分Ｚｉにおける誘導性の傾向が弱まると共に容量性の傾向が強まることで、値が０に近づいていることが分かる。よってこの結果からも、ｈ／Ｓ小さくなるにつれて、特性インピーダンス５０オームに対するインピーダンス整合がよりとりやすくなることが分かる。
【００７３】
この理由としては、以下のようなものが考えられる。まず、第１の実施の形態のアンテナ装置２３の構成のように、放射電極が１層構成の場合では、前述のように放射電極３２の大きさによっては所望の周波数範囲に共振特性が現れることからも分かるように、その入力インピーダンスＺのリアクタンス成分Ｚｉは誘導性のものである。例えば、図７に示した構成のアンテナ装置２３において放射電極３２の直径ｄを８ｍｍとした場合、周波数が４〜６ＧＨｚの範囲においては、入力インピーダンスＺは約３０〜８０オーム、そのリアクタンス成分Ｚｉは約０〜５０オームであり、リアクタンス成分Ｚｉは誘導性のものとなっている。これに対して、本実施の形態のアンテナ装置４３の構成のように、放射電極が互いに対向配置する多層構成の場合、図２６に示したようにｈ／Ｓが小さくなるのに応じてリアクタンス成分Ｚｉの容量性の傾向が強まっていることから、これら複数の放射電極が、例えば平行平板コンデンサのように容量性の傾向を強める役割を果たしているものと考えられる。
【００７４】
次に、図２７は、図２５，２６に示した特性において、ＶＳＷＲをそれぞれ変化させた場合における、周波数とｈ／Ｓとの関係を示したものである。この図において、符号ｆＨ，ｆＬはそれぞれ、同一のＶＳＷＲにおける高周波側の周波数および低周波側の周波数を示している。
【００７５】
また、図２８は、図２７に示した特性から算出したｆＨ／ｆＬ（周波数帯域幅）とｈ／Ｓとの関係を示したものであり、それぞれＶＳＷＲが１．５以下および２．０以下の場合における、図１４，１６に示した構成のアンテナ装置４３における特性を示している。なお、この図において、符号Ｇ１〜Ｇ４はそれぞれ、第１の実施の形態のアンテナ装置２３のように放射電極を１層構成とした場合の周波数帯域幅の値を示したものである。この図から、図１４，１６に示したような放射電極の形状には依存せず、ＶＳＷＲが１.５以下の場合はｈ／Ｓが０．３以下、ＶＳＷＲが２．０以下の場合はｈ／Ｓが０．４以下において、放射電極を１層構成とした場合よりも周波数帯域幅ｆＨ／ｆＬの値が増加していることが分かる。つまり、上記のような条件下においては、第１の実施の形態の場合よりも周波数帯域の幅が広がり、より広帯域な周波数特性を得ることができる。
【００７６】
なお、本実施の形態のアンテナ装置４３では、複数の放射電極の間には、誘電体を設けるように構成することの他、中空であってもよく、このように構成した場合でも同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上の説明においては、本発明のアンテナ装置を無線通信カードであるＰＣカードに搭載した場合について説明したが、例えばパーソナルコンピュータなどの電子機器に直接搭載する場合にも適用できる。そして、この場合には、アンテナ装置を電子機器のプリント配線板上に実装しても部品高さが嵩むことはない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明のアンテナ装置が搭載された無線通信カードとこの無線通信カードが挿入される拡張スロットを備えたパーソナルコンピュータとを示す斜視図である。
【図２】図１の無線通信カードについて一部を破断して示す斜視図である。
【図３】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の一例を示す斜視図である。
【図４】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図５】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図６】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図７】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図８】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第１の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図９】相互に異なる放射電極形状のアンテナ装置におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示すグラフである。
【図１０】接地電極と放射電極との位置関係を示す第１の説明図である。
【図１１】放射電極の寸法を接地電極から離間する方向に変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第１のグラフである。
【図１２】接地電極と放射電極との位置関係を示す第２の説明図である。
【図１３】放射電極の寸法を接地電極から離間する方向に変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第２のグラフである。
【図１４】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の一例を示す斜視図である。
【図１５】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図１６】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図１７】図２の無線通信カードに搭載された本発明の第２の実施の形態であるアンテナ装置の他の例を示す斜視図である。
【図１８】放射電極同士の位置関係を示す説明図である。
【図１９】放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第１のグラフである。
【図２０】放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第２のグラフである。
【図２１】放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第３のグラフである。
【図２２】放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第４のグラフである。
【図２３】放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第５のグラフである。
【図２４】放射電極の層数を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す第６のグラフである。
【図２５】放射電極の間隔と面積との比率を変化させた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示すグラフである。
【図２６】放射電極の間隔と面積との比率を変化させた場合における入力インピーダンス−周波数特性を示すグラフである。
【図２７】ＶＳＷＲを変化させた場合における周波数−放射電極の間隔と面積との比率特性を示すグラフである。
【図２８】相互に異なる放射電極形状のアンテナ装置における周波数帯域幅−放射電極の間隔と面積との比率特性を示すグラフである。
【図２９】従来のアンテナ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１１  パーソナルコンピュータ（電子機器）
１２  本体部
１２ａ  キーボード
１３  表示部
１４  ＰＣカードスロット（拡張スロット）
２１  ＰＣカード（無線通信カード）
２２  ＬＥＤ
２３  アンテナ装置
２４  実装基板
２５ａ，２５ｂ  シールドカバー
２６  樹脂製カバー
２７  接続用コネクタ部
３０  基体
３０ａ  主面
３１  接地電極
３１ａ  放射電極側端部辺
３２，３２ａ〜３２ｃ  放射電極
３３  給電部
３４，３５  短絡部
４３  アンテナ装置
１２３  アンテナ
１２３  ディスクモノポールアンテナ（アンテナ装置）
１３０  基体
１３１  接地電極
１３２  放射電極
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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