(57)【要約】      （修正有）【課題】情報端末機器等の内部に組込むアンテナにおいて、指向特性を変更することで最適感度で送受信の通信ができるアンテナを提供する。【解決手段】エレメント部１が短絡部３に接続された高周波用放射エレメント１ａと、その端部から折り返し状に延出し、更に、その端部が高周波用放射エレメント１ａとは逆方向に指向するような低周波用放射エレメント２ａとからなる２周波用アンテナにおいて、エレメント部１とグランド板４の縁部４ａと短絡部３とでスリットＳを形成し、最大共振点近傍に共振点を有するスリットアンテナとして機能させる。また、スリットＳの開放部近傍の高周波用放射エレメント１ａの端部に給電点Ｓ１を設け、さらに、スリットＳの開放部近傍のグランド板４の縁部４ａの端部にアースポイントＳ２を設け、ここに、給電用同軸ケーブル５を接続する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電点が付与されるエレメント部とアースポイントが付与されるグランド板とが短絡部を介して接続され、且つ、該エレメント部が該短絡部に接続された高周波用放射エレメントと、該高周波放射エレメントの端部から折り返し状に延出し、更に、その端部が該高周波用放射エレメントとは逆方向に指向するような低周波用放射エレメントとからなるアンテナにおいて、該エレメント部と該グランド板と該短絡部とで形成されたスリットの開放部近傍に給電点及びアースポイントを設けることにより、該スリットが該高周波用放射エレメントの共振点近傍に共振点を有するスリットアンテナとして機能するようにしたことを特徴とする多周波用アンテナ。
【請求項２】
該給電点を該スリットの開放部に面したエレメントの角に、そして、該アースポイントを該スリットの開放部に面したグランド板の角に設けた請求項１に記載の多周波用アンテナ。
【請求項３】
該スリットの共振点が最大共振周波数乃至その近傍である請求項１または２に記載の多周波用アンテナ。
【請求項４】
該高周波用放射エレメントの開始部から、該高周波用放射エレメントの長手方向とは反対方向に突出部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【請求項５】
該高周波用放射エレメントと該低周波用放射エレメントとの接続部に、それらの長手方向とは反対方向に突出部が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【請求項６】
該スリットの幅が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【請求項７】
該突出部の長さが０．１ｍｍ〜１０．０ｍｍである請求項１〜６のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【請求項８】
該突出部の幅が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載の多周波用アンテナ。
【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及び指向特性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とともに小型化の要求がますます強くなってきている。
しかし、従来のアンテナでは、上記の要求に対応しきれていないのが現状である。従来のアンテナの一例は図４に示されている。同図において、（１）は細幅状のエレメント部（放射エレメント）、（４）はエレメント部（１）と並列状態にあるグランド板、（３）はエレメント部（１）とグランド板（４）とを電気的に接続する短絡部、（５）はエレメント部（１）に給電するための同軸ケーブル、（６）は平面アンテナを配置・固定するための平板状絶縁性基材、（Ｓ１）は同軸ケーブル（５）の内部導体を接続する給電点、そして、（Ｓ２）は該ケーブルの外部導体を接続するアースポイントである。しかるに、このような単周波アンテナにおいては、形状が小型化され、そこそこの通信品質は確保されるものの、用途あるいは設置環境によっては特に高周波帯域での帯域幅不足に起因する感度不良等の通信品質に支障が生じる場合がある。それゆえ、小型で構造がシンプルで尚且つ、より通信感度及び指向特性に優れた多周波用アンテナが待ち望まれている。      
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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アンテナにおいて、通信感度及び指向特性に優れ、しかも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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者等は、放射エレメントとグランド板と短絡部とで形成されるスリットに着目した結果、放射エレメントの本数並びに給電及びアースポイントの位置如何によっては、該スリットが該放射エレメントの共振点近傍で別の共振点を呈するスリットアンテナとして機能することを究明し、所望の通信感度及び指向特性を実現するに至った。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のアンテナでは従来と比較して、放射エレメント、特に高周波側の放射エレメントの共振点近傍での十分な帯域幅を確保でき、通信感度が改善されるとともに最適な指向特性が設定できるので、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。更に、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とともに、立体アンテナだけでなく平面アンテナ等の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】
【０００６】
以下、スリッ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４は、単周波に対応した従来のアンテナの一例を示す斜視図である。
図１及び図２において、（１）は、エレメント部であり、共に細幅状の高周波用放射エレメント（１ａ）と低周波用放射エレメント（２ａ）とからなる、いわゆるデュアルタイプとして図示されている。（３）は、高周波用放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）とを電気的に接続する短絡部である。その際、高周波用放射エレメント（１ａ）は短絡部（３）を介してグランド板（４）と平行に形成され、該エレメント（１ａ）の終端部から低周波用放射エレメント（２ａ）がＬ字状に折り返す形でグランド板（４）と平行に形成されている。又、（２ｂ）は、高周波用放射エレメント（１ａ）と低周波用放射エレメント（２ａ）との接続部（Ｂ）から低周波用放射エレメント（２ａ）とは反対方向に設けた突出部である。そして、高周波用放射エレメント（１ａ）と短絡部（３）とグランド板（４）の隆起した縁部（４ａ）とでスリット（Ｓ）が形成される。
更に、（Ｌ）は高周波用放射エレメント（１ａ）の長さ、（Ｌ１）はスリット（Ｓ）の長さ、（Ｌ２）は高周波用放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）との間隔（スリット幅）、（Ｌ３）は突出部（１ｂ）の長さ、（Ｌ４）は突出部（１ｂ）の幅、（Ｓ１）はエレメント部（１）に給電するための同軸ケーブル（５）の内部導体を接続する給電点で、スリット（Ｓ）の開放部近傍に位置している。（Ｓ２）は該ケーブル（５）の外部導体を接続するアースポイントで、スリット（Ｓ）の開放部近傍に位置している。ここで、長さ（Ｌ１）のスリット（Ｓ）を得るには、図示したように、グランド板（４）の隆起した縁部（４ａ）を利用するのが好都合である。つまり、この縁部（４ａ）の幅を予め（Ｌ１）に設定しておくことにより、この長さ（Ｌ１）に対応したスリット長さが得られる。
本発明で特徴的なことは、高周波用放射エレメント（１ａ）と短絡部（３）とグランド板（４）の縁部（４ａ）とで形成され、その際、（Ｌ）＞（Ｌ１）を満足するような特殊なスリット（Ｓ）、及び該スリットの開放部近傍に位置する給電点（Ｓ１）及びアースポイント（Ｓ２）との相互作用により、このスリット（Ｓ）の部分にスリットアンテナの機能を付与した点にある。これによりアンテナの帯域幅拡大効果が得られるので、感度に優れたアンテナが実現できる。この点について、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、スリット部（Ｓ）での共振周波数を高周波用放射エレメント（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、スリット（Ｓ）の長さ（Ｌ１）を、図に示すように、高周波用放射エレメント（１ａ）の長さ（Ｌ）よりも短くする。これにより、スリット（Ｓ）が高周波用放射エレメント（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、高周波用放射エレメント（１ａ）の共振周波数に応じてスリット部（Ｓ）の長さ（Ｌ１）を調整して共振周波数を設定すればよい。この結果、十分な通信感度が実現される。
このスリット（Ｓ）に関連して、図４に示した従来のアンテナにおいては、エレメント部（１）とグランド板（４）と短絡部（３）とで形成される空間は、一見スリットのように見える。しかし、このアンテナでは、放射エレメントは一つであり、且つ給電点も、同軸ケーブルがスリット風空間の中央を跨いで設けられている。従って、このスリット風空間はアンテナの特性改善に係わる特段の機能、特に帯域幅を広げるような機能は有していない。
更に、本発明で重要なことは、給電点（Ｓ１）及びアースポイント（Ｓ２）の位置である。即ち、給電点（Ｓ１）及びアースポイント（Ｓ２）の位置が、スリット（Ｓ）の開放部近傍に位置していることが肝要である。何故なら、給電点（Ｓ１）の位置がこの位置にあることにより、最大共振周波数のスリットアンテナとして共振させることが可能となり、アンテナの帯域幅を広げることができるからである。更に言えば、給電点（Ｓ１）及びアースポイント（Ｓ２）の位置が、スリット（Ｓ）の開放部に面した夫々の角に位置している方が好ましい。この場合、同軸ケーブル（５）からスリット（Ｓ）への給電距離が短くなり、給電損失が少なくなるので、スリット（Ｓ）に誘起される電界強度が強くなり、感度が向上する。
又、高周波用放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）との間隔、つまりスリット幅（Ｌ２）も重要である。何故なら、この間隔（Ｌ２）が広すぎると、スリット部（Ｓ）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状態になる。このことから、（Ｌ２）は、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲で調整することが望ましい。
以上の構成により、本発明のアンテナには十分な通信感度を実現できるが、より安定した通信感度を実現するためには、図１に示すように、高周波用放射エレメント（１ａ）の開始部（Ａ）から、その長手方向とは反対方向に突出部（１ｂ）を、高周波用放射エレメント（１ａ）と低周波用放射エレメント（２ａ）との接続部（Ｂ）から、それらの長手方向とは反対方向に突出部（２ｂ）を設けるのが好ましい。これにより、スリット部（Ｓ）による帯域幅拡大効果と、突出部（１ｂ）及び突出部（２ｂ）による指向特性改善効果との２つの効果の相乗作用により、感度に優れしかも、指向特性にも優れたアンテナが実現できる。
ちなみに、従来のアンテナでは、指向特性の内、垂直偏波特性が前後で同一であった。これに対して、本発明にしたがって突出部（１ｂ）及び突出部（２ｂ）を設けることにより、例えば、電波の電界強度を前面方向に強く、後面方向を弱くすることができる。言い換えれば、アンテナ前面方向の感度を上げ、後面方向の感度を下げるように指向特性を変更し最適送受信感度で通信することが可能となる。
この突出部（１ｂ）の長さ（Ｌ３）は０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは３ｍｍ〜６ｍｍ、で高周波用放射エレメント（１ａ）の長さの０．５５％〜５５％程度に設定すればよい。又、突出部（１ｂ）の幅（Ｌ４）は０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍで通常は、エレメント部（１）の幅と同じでよい。又、突出部（２ｂ）についても、突出部（１ｂ）と同様の長さと幅でよい。
【０００７】
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、エレメント部（１）の各放射エレメント（１ａ）、（２ａ）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、高周波用放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）との間隔及び高周波用放射エレメント（１ａ）と低周波用放射エレメント（２ａ）との間隔は、安定した動作を確保するため、それぞれに１ｍｍ以上で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。
これらの放射エレメント（１ａ）、（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。高周波用放射エレメント（１ａ）及び低周波用（２ａ）の作成にあたっては、これら金属の一枚板を打ち抜いて、突出部（１ｂ）と（２ｂ）、短絡部（３）及びグランド板（４）と一体打ち抜き体としてもよい。あるいは、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（４）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（４）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。したがって、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（３）については、エレメント部（１）とグランド板（４）と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（５）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（５）の内部導体の終端は、スリット（Ｓ）の開放部近傍、すなわち該ケーブル（５）が該開放端を跨ぐ状態で給電点（Ｓ１）に接続し、外部導体はグランド板（４）上に設けられたアースポイント（Ｓ２）に接続する。同軸ケーブル（５）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。
以上の説明では、スリットの共振点を最大共振周波数に設定した例を説明したが、本発明は、これに限定されることなく、これ以外の共振周波数に設定することも可能である。アンテナ自体は、上述の板金によるアンテナ以外にアンテナ取付け空間の状況に応じて立体アンテナあるいは平面アンテナに展開できることは言うまでもない。
又、上記の説明では２周波の例を示したが、放射エレメントの構成本数に応じて３周波以上の多周波に展開できることは言うまでもない。
更に、本発明では、スリット部の共振点を最大共振周波数近傍に設定し２周波近傍での帯域を広げたが、この代りにスリット部を別の第３周波用エレメントとして設定すれば、図２の態様で３周波にも対応可能であることを付言しておく。
【実施例】
【０００８】
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）、（２ａ）、及びグランド板（４）の作成
先ず、高周波用放射エレメント（１ａ）として、４．５ＧＨｚの波長に対応する長さ（Ｌ）１８ｍｍ、幅（Ｌ４）１．５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのエレメントを形成する。その際、高周波用放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）とは１．０ｍｍの間隔（スリット）を開けて平行に配置した。更に、グランド板（４）の縁部（４ａ）の長さ（スリット長さ（Ｌ１））は、高周波用放射エレメント（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１６ｍｍとした。又、短絡部（３）は、長さ０．７ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。
これにより、高周波用放射エレメント（１ａ）とグランド板（４）の縁部（４ａ）及び短絡部（３）とにより、幅０．７ｍｍ、長さ（Ｌ１）が１６ｍｍで共振周波数が５．５ＧＨｚのスリット部（Ｓ）が形成された。更に、高周波放射エレメント（１ａ）の開始部（Ａ）とは反対方向に、長さ（Ｌ３）が２ｍｍ、幅（Ｌ４）が１．５ｍｍの突出部（１ｂ）を設けた。
次に、低周波用放射エレメント（２ａ）として、２．４ＧＨｚの波長に対応した幅１．５ｍｍ、長さ２８ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのエレメントを、高周用波放射エレメント（１ａ）から該エレメント端とは逆方向に指向するように形成した。この際、低周波用放射エレメント（２ａ）は高周波放射エレメント（１ａ）とは２ｍｍの間隔を開けて平行に配置した。
更に、高周波用放射エレメント（１ａ）と低周波用放射エレメント（２ａ）の接続部（Ｂ）からエレメント（２ａ）の長手方向とは反対方向に、長さ（Ｌ３）が２ｍｍ、幅（Ｌ４）が１．５ｍｍの延出部（２ｂ）を設けた。
このとき、エレメント部の材質は洋白（白銅）とし、一方、グランド板は、高さ３２ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの洋白とした。
又、給電点（Ｓ１）は、スリット（Ｓ）の開放部近傍、即ち図１に向かって、スリット（Ｓ）の開放部に面した高周波用放射エレメント（１ａ）の左下端角の位置に設け、一方アースポイント（Ｓ２）の位置も、スリット（Ｓ）の開放部近傍、即ち図１に向かって、スリット（Ｓ）に面したグランド板（４）の縁（４ａ）の左上端角の位置とした。
２．アンテナの完成
最後に、給電用同軸ケーブル（５）として、外径０．９３ｍｍ、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、該ケーブルがスリット（Ｓ）の開放部を跨ぐ形で、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（１）を得た。
このアンテナの帯域幅を測定したところ、図４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。
更に、アンテナの指向特性を測定したところ、前方：後方の比が８：２である指向特性が得られた。
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】
【０００９】
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、或いは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】
【００１０】
【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。
【図４】単周波に対応した従来のアンテナの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１１】
１            エレメント部
１ａ、２ａ    放射エレメント
１ｂ、２ｂ    突出部
３            短絡部
４            グランド板
４ａ          グランド板（４）の縁部      
５            給電用同軸ケーブル
６            平板状絶縁性基材
Ａ            高周波放射エレメント（１ａ）の開始部
Ｂ            高周波用放射エレメントと低周波用放射エレメントとの接続部
Ｓ            スリット
Ｌ            高周波用放射エレメント（１ａ）の長さ
Ｌ１          スリット（Ｓ）の長さ
Ｌ２          スリット（Ｓ）の幅
Ｌ３          突出部（１ｂ）の長さ
Ｌ４          突出部（１ｂ）の幅
Ｓ１          給電点
Ｓ２          アースポイント
【図１】
2005286915.tif 000003
【図２】
2005286915.tif 000004
【図３】
2005286915.tif 000005
【図４】
2005286915.tif 000006