(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上のパターンで形成されたアンテナ素子を含み第１の基本周波数と該第１の基本周波数より高い第２の基本周波数に適合するデュアル・バンド・アンテナであって、
グランドの縁の一方の端部に連絡し、開放端を備え前記グランドの縁に平行に延びる水平部パターンを含み前記第１の基本周波数に適合する第１の放射素子と、
前記グランドの縁の他方の端部に連絡し、開放端を備え該開放端が前記第１の放射素子の水平部パターンと前記グランドの縁により囲まれた領域に入り込むように前記グランドの縁に平行に延びている水平部パターンを含み前記第２の基本周波数に適合する第２の放射素子と、
前記第１の放射素子の水平部パターンに沿って延びている第１の励振パターンと前記第２の放射素子の水平部パターンに沿って延びている第２の励振パターンを含み共通の給電部を備える励振素子と
を有するデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項２】
前記第１の放射素子の水平部パターンは前記励振素子が形成されている平面と直角に交差する平面上に配置され前記開放端を備える水平延長部パターンを含む請求項１に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項３】
前記第１の放射素子と前記第１の励振パターンが１／４波長モノポール・アンテナである請求項１または請求項２に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項４】
前記第１の励振パターンは前記第１の基本周波数に対するｍ次高調波周波数に１／４波長で共振し、前記第１の放射素子は前記第１の励振パターンから誘起された電磁波により前記ｍ次高調波周波数に所定の波長で共振しさらに前記第１の基本周波数に１／４波長で共振する請求項３に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項５】
前記ｍが３または５である請求項４に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項６】
前記第１の基本周波数の周波数帯域が７０４ＭＨｚから７８７ＭＨｚの範囲である請求項１から請求項５のいずれかに記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項７】
前記第１の放射素子の水平部パターンが前記グランドの縁に向かって台形状に膨らんだインピーダンス調整部を含む請求項１から請求項６のいずれかに記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項８】
前記第２の放射素子と前記第２の励振パターンが１／４波長モノポール・アンテナである請求項１から請求項７のいずれかに記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項９】
前記第２の励振パターンは前記第２の基本周波数に対するｎ次高調波周波数に１／４波長で共振し、前記第２の放射素子は前記第２の励振パターンから誘起された電磁波により前記ｎ次高調波周波数に所定の波長で共振しさらに前記第２の基本周波数に１／４波長で共振する請求項８に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１０】
前記第２の基本周波数の周波数帯域が１７００ＭＨｚから２２００ＭＨｚの範囲である請求項７から請求項９のいずれかに記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１１】
前記第１の放射素子と前記第２の放射素子が逆Ｌ型モノポール・アンテナである請求項１から請求項１０のいずれかに記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１２】
前記励振素子が中央に給電部を備える直線アンテナである請求項１から請求項１０のいずれかに記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１３】
前記励振素子がＴ型モノポール・アンテナである請求項１から請求項１０のいずれかに記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１４】
誘電体基板上のパターンで形成されたアンテナ素子を含み第１の基本周波数と該第１の基本周波数より高い第２の基本周波数に適合するデュアル・バンド・アンテナであって、
主体面を備える誘電体基板と、
前記主体面に形成されグランド・プレーンを接続するグランド素子と、
前記主体面に形成され共通の給電部を有し前記第１の基本周波数に高調波共振をする第１の励振パターンと前記第２の基本周波数に共振をする第２の励振パターンとを含む励振素子と、
前記主体面に形成され開放端が前記励振素子を囲むように前記グランド素子の一方の端から延びており前記第１の励振パターンと電気的に結合されて前記第１の励振パターンにより誘起された電磁波により前記第１の基本周波数に共振する第１の放射素子と、
前記主体面に形成され開放端が前記第１の放射素子と前記第２の励振パターンとの間に入り込むように前記グランド素子の他方の端から延びており前記第２の励振パターンと電気的に結合される第２の放射素子と
を有するデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１５】
前記第１の放射素子の開放端は、前記主体面と異なる平面上に配置されている請求項１４に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１６】
前記第１の励振パターンが前記第１の基本周波数の高調波周波数に１／４波長で共振する請求項１４または請求項１５に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１７】
誘電体基板上のパターンで形成されたアンテナ素子を含み第１の基本周波数と該第１の基本周波数より高い第２の基本周波数に適合するデュアル・バンド・アンテナであって、
主体面を備える誘電体基板と、
前記主体面に形成されグランド・プレーンを接続するグランド素子と、
前記主体面に形成され、共通の給電部を有しそれぞれ前記グランド素子に平行な領域を含む第１の励振パターンと第２の励振パターンとを含む給電素子と、
前記主体面に形成され、前記グランド素子の一方の端部に垂直に連絡する垂直部パターンと該垂直部パターンに連絡し前記グランド素子に平行に延びる水平部パターンを含み前記第１の基本周波数に適合する第１の無給電素子と、
前記主体面に形成され、前記グランド素子の他方の端部に垂直に連絡する垂直部パターンと該垂直部パターンに連絡し開放端が前記第１の無給電素子の垂直部パターンに向かって前記グランド素子に平行に延びる水平部パターンとを含み前記第２の基本周波数に適合する第２の無給電素子と
を有するデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１８】
前記水平部パターンは、前記主体面と直角に交差する平面上に配置され開放端を備える水平延長部パターンを含む請求項１７に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項１９】
前記第１の励振パターンは前記第１の基本周波数に対して高調波共振をし、前記第１の無給電素子は前記高調波共振により誘起された電磁波により前記第１の基本周波数に対して１／４波長で共振する請求項１７または請求項１８に記載のデュアル・バンド・アンテナ。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９のいずれかに記載されたデュアル・バンド・アンテナを備える無線端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末装置に搭載が可能なデュアル・バンド・アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
北米における携帯電話用周波数には、ＰＣＳ（Personal Communications Service ）バンドとセルラー・バンドが存在する。ＰＣＳバンドでは、２ＧＨｚ帯として１７００ＭＨｚから２２００ＭＨｚまでの周波数帯を使用する。セルラー・バンドではこれまで８００ＭＨｚ帯として８２０ＭＨｚから９６０ＭＨｚまでの周波数帯を使用していた。近年セルラー・バンドで７００ＭＨｓ帯としてＬＴＥ（Long Term Evolution）という通信規格に基づく携帯通信サービスが開始されている。
【０００３】
米国では、Ｖｅｒｉｚｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ社とＡＴ＆Ｔ社がＬＴＥを使った無線データ通信サービスを提供している。Ｖｅｒｉｚｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ社は、７４７ＭＨｚから７８７ＭＨｚまでの周波数帯を使用し、ＡＴ＆Ｔ社は、７０４ＭＨｚから７４６ＭＨｚまでの周波数帯を使用する。携帯電話やスマートフォンでは、いずれか一社の周波数帯に適合するアンテナを装備すればよいが、ノート・ブック型携帯式コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）で米国の携帯電話用周波数帯を利用する上では、両社の周波数帯をカバーする７０４ＭＨｚから７８７ＭＨｚまでの周波数帯域に適合するアンテナを装備することが望ましい。
【０００４】
特許文献１は、励振器と２つの１／４波長アンテナで構成されたデュアル・バンド・アンテナを開示する。励振器は基本周波数および高調波共振周波数で共振するダイポール・アンテナで構成されている。一方の１／４波長アンテナは、基本周波数で共振する逆Ｌ型ダイポール・アンテナで、他方の１／４波長アンテナはｎ次高調波共振周波数で共振する逆Ｌ型ダイポール・アンテナで構成されている。一方の１／４波長アンテナの開放端は基本周波数の電流分布が最小になる位置で励振器に静電結合され、他方の１／４波長アンテナの開放端はｎ次高調波共振周波数の電流分布が最小になる位置で励振器に静電結合される。
【０００５】
特許文献２は、共通導体と２つの異なる長さの水平導体で構成されたＴ型モノポール構造のマルチバンド・アンテナを開示する。このアンテナは、共通導体とそれぞれの水平導体で１／４波長の放射素子を構成し、２つの周波数で共振して直列共振モードで動作する。このアンテナは、低周波側の周波数が８００ＭＨｚ帯に適合することが記載されている。
【０００６】
特許文献３は、複数のアンテナの相互間の静電結合を低減させることが可能なマルチバンド・アンテナ装置を開示する。支持基材は平面部と平面部に直交する外周端面を備える。同一の給電部から分岐された第１のアンテナ素子を外周端面に沿って配置し、第２のアンテナ素子は平面部において外周端部に沿って設けることで、アンテナ素子の先端同士を直交した状態でかつ対向しない位置に配置する。このアンテナは、低周波側の周波数が８００ＭＨｚ帯に適合することが記載されている。
【０００７】
特許文献４は、逆Ｌ型の励振素子、第１の放射導体、および第２の放射導体で構成された携帯端末用の多周波共用アンテナを開示する。１つの折り返し部を有する第１の放射導体と、２つの折り返し部を有する第２の放射導体はグラウンドに接続された共通導体から反対方向に分岐している。第１の放射導体は部分的に励振素子の水平部と平行に配置され容量結合している。第２の放射導体は第１の放射導体の一部と部分的に平行に配置され容量結合している。このアンテナは、低周波側の周波数が９００ＭＨｚ帯に適合することが記載されている。
【０００８】
非特許文献１は、図６（Ａ）に示すような携帯端末に内蔵できる寸法で超広帯域特性を有する非対象モノポール・アンテナを開示する。このアンテナはＴ字型の給電素子と給電素子の共通部の左右両側に、平行に走る分岐導体をそれぞれ備える逆Ｌ型の無給電素子で構成されている。無給電素子で高域に新たな２共振を発生させて１．９ＧＨｚ帯から５ＧＨｘ帯での広帯域化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４１２１７９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８８１７５号公報
【特許文献３】特開２００７−２１４９６１号公報
【特許文献４】特開２００９−１３５６３３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】非励振素子付き広帯域モノポール・アンテナの検討、平成２０年度電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会、杉本他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アンテナは共振周波数が低下するほど長くなるため、低い周波数に適合するためには大きなスペースが必要となる。これまでのノートＰＣには、図６（Ｂ）に示すような構造の逆Ｆ型のデュアル・バント・アンテナを搭載していた。ノートＰＣには携帯電話回線に加えてＷＬＡＮやＷｉＭＡＸなどの無線通信のためにディスプレイ筺体に複数のアンテナを搭載する必要がある。しかし新たなアンテナに図６（Ｂ）のアンテナ構造を採用して低周波側を７００ＭＨｚ帯に適合させようとすれば、素子の長さが長くなって所定のスペースに収納することができないという問題が生じてきた。
【００１２】
また、新たなアンテナをノートＰＣに搭載するためには、これまでのアンテナに与えられたスペースの範囲で米国の両社の周波数帯域をカバーできるような広帯域化を実現する必要がある。さらに、ノートＰＣでは狭いスペースに複数のアンテナを実装する必要があるため取り付け状態で相互の距離を十分に確保できない。したがって、新たなアンテナは他のアンテナとの間で電波干渉が生じにくい構造にする必要がある。
【００１３】
特許文献１に記載されたデュアル・バンド・アンテナでは、アンテナ・パターンの長手方向において２つの１／４波長アンテナの水平部分の長さの合計以上のスペースが必要になる。非特許文献１に記載されているようなＴ字型の非対象モノポール・アンテナでは、逆Ｌ型の２つの無給電素子の開放端が反対方向に広がるように延びるのでやはりアンテナ・パターンの長手方向において大きなスペースが必要になる。さらに、上記の先行技術文献に記載されたアンテナはいずれも７００ＭＨｚ帯に適合するものではないため、ノートＰＣに設けられた狭いスペースに収納が可能な新たな構造のアンテナを開発する必要がある。
【００１４】
そこで本発明の目的は、無線端末装置に搭載が可能な小型のデュアル・バンド・アンテナを提供することにある。さらに本発明の目的は、７００ＭＨｚ帯での周波数帯域が広いデュアル・バンド・アンテナを提供することにある。さらに本発明の目的は、隣接して配置されたアンテナとの間での電波干渉を低減することができるデュアル・バンド・アンテナを提供することにある。さらに本発明の目的はそのようなデュアル・バンド・アンテナを搭載した無線端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、誘電体基板上のパターンで形成されたアンテナ素子を含み第１の基本周波数と第２の基本周波数で使用するデュアル・バンド・アンテナを提供する。第１の放射素子は、グランドの縁の一方の端部に連絡し、開放端を備えグランドの縁に平行に延びる水平部パターンを含む。第２の放射素子は、グランドの縁の他方の端部に連絡し、開放端を備えその開放端が第１の放射素子の水平部パターンとグランドの縁により囲まれた領域に入り込むようにグランドの縁に平行に延びている水平部パターンを含む。
【００１６】
励振素子は、第１の放射素子の水平部パターンに沿って延びている第１の励振パターンと第２の放射素子の水平部パターンに沿って延びている第２の励振パターンを含み共通の給電部を備えている。第２の放射素子の水平部パターンの少なくとも開放端側の一部は第１の放射素子がグランドの縁との間に形成した領域に配置され、さらに励振素子から第１の放射素子と第２の放射素子に間接的に給電するように構成しているため、本発明にかかるアンテナは２つの基本周波数に適合するアンテナを小さなスペースに形成することができる。
【００１７】
第１の放射素子の水平部パターンは、励振素子が形成されている平面と直角に交差する平面上に配置され開放端を備える水平延長部パターンを含むようにすることもできる。このような構造にすることで、水平延長部パターンの開放端が第２の放射素子および隣接して配置される他のアンテナとの間で生ずる可能性のある電磁波干渉を軽減することができる。さらに、アンテナ・パターンの短手方向の長さを短くすることができる。第１の放射素子と第１の励振パターンは、ともに１／４波長モノポール・アンテナで構成することができる。
【００１８】
この場合、第１の励振パターンは第１の基本周波数に対するｍ次高調波周波数に１／４波長で共振し、第１の放射素子は第１の励振パターンから誘起された電磁波によりｍ次高調波周波数に所定の波長で共振しさらに第１の基本周波数に１／４波長で共振するように構成することができる。第１の放射素子は高調波共振をした励振素子と静電結合および電磁結合をして高調波共振をし、さらに第１の基本周波数に共振することで広い周波数帯域を実現することができる。このときｍを３または５にすると小型化を実現しながら良好な特性を得ることができる。第１の基本周波数の周波数帯域は７０４ＭＨｚから７８７ＭＨｚの範囲に設定することができる。第１の放射素子の水平部パターンは、グランドの縁に向かって台形状に膨らんだインピーダンス調整部を含むように構成することができる。
【００１９】
第２の放射素子と第２の励振パターンはともに１／４波長モノポール・アンテナで構成することができる。そして第２の励振パターンは第２の基本周波数に対するｎ次高調波周波数に１／４波長で共振し、第２の放射素子は第２の励振パターンから誘起された電磁波によりｎ次高調波周波数に所定の波長で共振しさらに第２の基本周波数に１／４波長で共振するように構成することができる。アンテナの大きさは大部分が第１の放射素子の大きさで決まるので、その大きさに収まる場合は第２の放射素子を第２の基本周波数の１／４波長で共振させるようにしてもよい。第２の基本周波数の周波数帯域は１７００ＭＨｚから２２００ＭＨｚの範囲に設定することができる。第１の放射素子と第２の放射素子は、逆Ｌ型モノポール・アンテナとすることができる。励振素子は、中央に給電部を備える直線アンテナまたはＴ型モノポール・アンテナとすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、無線端末装置に搭載が可能な小型のデュアル・バンド・アンテナを提供することができた。さらに本発明により、７００ＭＨｚ帯での周波数帯域が広いデュアル・バンド・アンテナを提供することができた。さらに本発明により、隣接して配置されたアンテナとの間での電波干渉を低減することができるデュアル・バンド・アンテナを提供することができた。さらに本発明により、そのようなデュアル・バンド・アンテナを搭載した無線端末装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態にかかるデュアル・バンド・アンテナの基本構造を示す全体の斜視図である。
【図２】図１のアンテナからグランド・プレーンと誘電体基板を除いたアンテナ・パターンの平面図である。
【図３】低周波側の放射素子と励振パターンに発生する定在波の電流分布を示す図である。
【図４】実際に製作したアンテナ・パターンを示す図である。
【図５】ノートＰＣにアンテナを取り付けた状態を示す平面図である。
【図６】従来のアンテナ構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［アンテナの構造］
図１は、本実施の形態にかかるデュアル・バンド・アンテナ（以下、単にアンテナという。）１００の基本構造を示す全体の斜視図で、図２は、アンテナ１００からグランド・プレーン１１５と誘電体基板１０１を除いたアンテナ・パターンの平面図である。図１に示すようにアンテナ・パターンの水平延長部パターン１０９ｃが存在する平面は水平部パターン１０９ｂが存在する平面と９０度で交差するが、図２では説明の都合上両者が同一平面に存在するように描いている。なお、本発明は、水平延長部パターン１０９ｃが水平部パターン１０９ｂと同一平面上に配置されている場合も含む。
【００２３】
アンテナ１００は、７０４ＭＨｚから７８７ＭＨｚまでの周波数帯域で使用する低周波側の周波数帯と、１７００ＭＨｚから２２００ＭＨｚまでの周波数帯域で使用する高周波側の周波数帯に適応する。いま、低周波側の周波数帯域のほぼ中央の周波数である７４６ＭＨｚを低周波側の基本周波数ｆＨとしその波長をλＨとする。また、高周波側の周波数帯域のほぼ中央の周波数である１９５０ＭＨｚを高周波側の基本周波数ｆＬとしその波長をλＬとする。アンテナ１００は、印刷回路基板に対してフォト・リソグラフィとエッチング処理を行い、誘電体基板１０１の主体面１０３に形成したアンテナ・パターンと、主体面１０３上のアンテナ・パターンにそれぞれ半田で接続される水平延長部パターン１０９ｃとグランド・プレーン１１５の３つの部材で構成している。
【００２４】
誘電体基板１０１の形状は、アンテナ・パターンを形成する領域を提供する主体面１０３と、４つの側面１０５を有する薄板状の直方体となっている。主体面１０３には、励振素子１０７、低周波側の放射素子１０９、高周波側の放射素子１１１、およびグランド素子１１３のパターンが形成されている。ただし、低周波側の放射素子１０９は、誘電体基板１０１上には形成しない水平延長部パターン１０９ｃも含む。グランド素子１１３はグランド・プレーン１１５の１つの直線状の縁に平行に延びる直線状のパターンでグランド・プレーン１１５を接続する領域を提供する。グランド素子１１３には、長手方向のほぼ中央部にグランド側の給電部１２１ｂが定義されている。
【００２５】
励振素子１０７は、直線状に形成された接地型の１／４波長モノポール・アンテナでグランド素子１１３に平行に配置され、ほぼ中央部に電圧側の給電部１２１ａが定義されている。励振素子１０７には、給電部１２１ａを境界にして一方の開放端１０７ｃまで長さＸ２の低周波側の励振パターン１０７ａが構成され、他方の開放端１０７ｄまで長さｙ２の高周波側の励振パターン１０７ｄが構成されている。
【００２６】
励振パターン１０７ａ、１０７ｂは、開放端１０７ｃ、１０７ｂが反対方向を向くようにグランド素子１１３に平行に延びておりそれぞれ直線アンテナを構成する。給電部１２１ａ、１２１ｂには高周波発振器を含む無線モジュールに接続された同軸ケーブルが接続されて高周波電力が供給される。励振パターン１０７ａ、１０７ｂは、それぞれ基本周波数ｆＬ、ｆＨの３倍、５倍といった奇数の次数の高調波に所定の波長で共振する。励振素子１０７は、１／４波長Ｔ型モノポール・アンテナで構成することもできる。
【００２７】
グランド素子１１３の一方の端部には放射素子１０９の垂直部パターン１０９ａが連絡している。垂直部パターン１０９ａは、主体面１０３上をグランド素子１１３に対して垂直に延びている。垂直部パターン１０９ａには水平部パターン１０９ｂが連絡している。水平部パターン１０９ｂは、グランド素子１１３に平行に端部１０９ｅまで延びている。水平部パターン１０９ｂは、点線１１９を境界にして主体面１０３に対して９０度で交差する平面上に配置された水平延長部パターン１０９ｃを含む。なお、交差角度の９０度はノートＰＣに収納する際の最も好ましい例であり、本発明の範囲には、水平部延長パターン１０９ｃが水平部パターン１０９ｂと他の角度で交差する平面上に配置される場合も含む。
【００２８】
水平延長部パターン１０９ｃは平坦な薄板状の導体で形成され、側面１０５に沿って配置されている。水平延長部パターン１０９ｃは、水平部パターン１０９ｂに半田で接続されている。水平延長部パターン１０９ｃは、グランド素子１１３に平行に水平部パターン１０９ｂの端部１０９ｅよりさらに先にある開放端１０９ｄまで延びている。本実施例では水平延長部パターン１０９ｃは水平部パターン１０９ｂとは別の部材として製作しておき両者を半田で接続するが、一体化したパターンとして形成して点線１１９で折り曲げるようにしてもよい。低周波側の放射素子１０９は逆Ｌ型１／４波長モノポール・アンテナとして所定の周波数に共振して電磁波を放射する。
【００２９】
放射素子１０９は、波長λＬの１／４波長で共振するようにグランド素子１１３から開放端１０９ｄまでの長さｘ１が調整されている。長さｘ１の放射素子１０９はまた、基本周波数ｆＬに対する高調波でも共振する。水平部パターン１０９ｂは励振パターン１０７ａの少なくとも一部と主体面１０３上で平行になるように配置されており静電結合および電磁結合をして励振パターン１０７ａから電磁波エネルギーを受け取る。水平部パターン１０９ｂと励振パターン１０７ａが電気的に結合して電磁波エネルギーの送受が可能なように同一平面上に平行に配置されていることをオーバーラップしているということにする。
【００３０】
グランド素子１１３の他方の端部には放射素子１１１の垂直部パターン１１１ａが連絡している。垂直部パターン１１１ａは、主体面１０３上をグランド素子１１３に対して垂直に延びている。垂直部パターン１１１ａには水平部パターン１１１ｂが連絡している。水平部パターン１１１ｂは、グランド素子１１３に平行に開放端１１１ｃが端部１０９ｅに対向する方向に延びている。端部１０９ｅと開放端１１１ｃの間には、相互間での電磁波の干渉を低減するように所定の間隔を設けている。
【００３１】
水平部パターン１１１ｂは、開放端１１１ｃが垂直部パターン１０９ａに向かって励振パターン１０７ｂに平行に延びるようにしてもよい。水平部パターン１１１ｃは、開放端１１１ｃが、開放端１０９ｄからグランド素子１１３に引いた垂線と、グランド素子１１３と放射素子１０９により囲まれた領域の中に存在するように配置されている。放射素子１１１は逆Ｌ型１／４波長ダイポール・アンテナとして所定の周波数に共振し電磁波を放射する。
【００３２】
放射素子１１１は、波長λＨの１／４波長で共振するようにグランド素子１１３から開放端１１１ｃまでの長さｙ１が調整されている。長さｙ１の放射素子１１１はまた、基本周波数ｆＨに対する高調波でも共振する。水平部パターン１１１ｂは励振パターン１０７ｂの少なくとも一部とオーバーラップして静電結合および電磁結合をする。オーバーラップの意味は先に説明したのと同じである。
【００３３】
ここで、図２では高周波側の水平部パターン１１１ｂは同一平面上で低周波側の水平延長部パターン１０９ｃの内側に入り込んでいるようにみえるが。実際には図１に示すように両者が９０度で交差する平面上に存在するため両者間に電波干渉が発生しないようになっている。さらに水平部パターン１１１ｂの少なくとも一部が水平延長部パターン１０９ｃと励振パターン１０７ｂとの間のスペースに入り込むように配置されているため、アンテナ・パターンのグランド素子１１３に平行な長手方向の長さを短くすることができるようになっている。さらに水平延長部パターン１０９ｃを主体面１０３に対して９０度で交差する平面に配置する構造を採用するために、アンテナ・パターンのグランド素子１１３に垂直な短手方向の長さも短くすることができるようになっている。
【００３４】
［アンテナ・パターンの決定方法］
ノートＰＣの内部に所定の取り付けスペースが与えられたときに、アンテナ１００のパターンは以下の手順で決定することができる。最初に低周波側の基本周波数ｆＬに対して１／４波長で共振する放射素子１０９の長さｘ１をλＬ／４として決定する。放射素子１０９の長さおよび形状がアンテナ１００の大きさの大部分を決定する。放射素子１０９が共振する物理的な長さは、周囲の誘電率の影響や導体内部を進行する電磁波の速度によりλＬ／４より短くなるため１／４波長で共振する最適な長さは実験により決めることができる。
【００３５】
つぎに垂直部パターン１０９ａと水平延長部パターン１０９ｃの長さの割合を決定する。その割合は、与えられたスペースにアンテナ１００が収まるように決定するが、さらに放射素子１０９とグランド素子１１３により囲まれた放射素子１０９の内側のスペースに、励振素子１０７を形成できるように決定する。放射素子１０９は、基本周波数の波長λＬの１／４波長で共振するときに、高調波にｍλｍ／４の波長で共振する。ここにｍは奇数でλｍは、第ｍ次高調波の波長である。
【００３６】
基本周波数に対する高調波で共振する現象を高調波共振といい、そのときの周波数を高調波共振周波数ｆｍということにする。励振パターン１０７ａを高調波共振周波数ｆｍの波長λｍの１／４波長で共振させるとすれば、理論的にはｍ＝ｘ１／ｘ２の関係になる。このとき、励振パターン１０７ａが共振する物理的な長さは、放射素子１０９と同じ理由でλｍ／４より短くなる。したがって、実際の長さｘ１、ｘ２から計算したｍは整数にならない場合もある。つづいて放射素子１０９が共振する複数の高調波共振周波数ｆｍの定在波の中から、励振パターン１０７ａから電磁波エネルギーを受け取るために利用する高調波共振周波数ｆｍを決定する。
【００３７】
電磁波エネルギーの伝達効率を高めるためには、高調波共振周波数ｆｍの次数ｍは小さいほうがよい。ただし、次数ｍが小さいと所定のｘ１の長さに対するｘ２の長さが長くなるので、励振パターン１０７ａが、放射素子１０９と放射素子１１１で囲まれた領域に収まるかどうかを検討する。そして次数ｍは励振素子１０７に与えられたスペースが許す範囲でできるだけ低い値を選定する。
【００３８】
つぎに、高周波側の基本周波数ｆＨについて同様の手順で放射素子１１１のパターンと励振パターン１０７ｂの長さを決定する。図２から明らかなように放射素子１１１は大部分が放射素子１０９とグランド素子１１３で決定されたスペースの中に配置されるため、図２のような構造を採用する限り放射素子１１１と励振パターン１０７ｂの長さは全体のサイズに大きな影響を与えない。ちなみに本実施の形態では低周波側は次数ｍを３または５にすることが望ましい。高周波側は、励振パターン１０７ｂの長さを所定のスペースに納めることができる場合には、高調波共振をさせないで基本周波数ｆＨにλＨ／４の波長で共振させることもできる。
【００３９】
［動作説明］
つぎにアンテナ１００の動作を説明する。図３は、放射素子１０９と励振パターン１０７ａに発生する定在波の電流分布を示す図である。図３は定在波を説明することを目的にしているため放射素子１０９を直線アンテナとして描いている。給電部１２１ａ、１２１ｂに同軸ケーブルから基本周波数ｆＬの高周波電圧を給電する。長さｘ２の励振パターン１０７ａは、波長がλＬ／３の第３次高調波共振周波数に１／４波長で共振して定在波１５５が発生する。なお、励振パターン１０７ａは、基本周波数の第３次高調波で共振するので、同軸ケーブルから基本周波数ｆＬの３倍の周波数の高周波電圧を供給してもよい。
【００４０】
励振パターン１０７ａにおいて定在波１５５は、給電部１２１ａの位置で電流が最大となり電圧が最小となる。また定在波１５５は、開放端１０７ｃで電流が最小になり電圧が最大になる。高周波側の励振パターン１０７ｂは、基本周波数ｆＬでは高調波共振をしないようになっているので、励振パターン１０７ｂは基本周波数ｆＬでは共振しない。励振パターン１０７ａに発生した定在波１５５は、放射素子１０９の水平部パターン１０９ｂの一部と電磁結合および静電結合をして、放射素子１０９に同じ周波数の電磁波を誘起する。放射素子１０９の長さｘ１と、水平部パターン１０９ｂの長さ方向に対する励振パターン１０７ａの相対位置は、放射素子１０９が第３次高調波共振をするように決定されている。
【００４１】
たとえば図に点線で描いたように、励振パターン１０７ａの相対位置が、水平部パターン１０９ｂに沿って開放端１０９ｄ側またはその反対側にずれると、放射素子１０９には第３次高調波の定在波が発生しなくなる。放射素子１０９に誘起された電流および電圧は、第３次高調波の定在波１５３として分布する。定在波１５３は開放端１０９ｄで電流が最小になり電圧が最大になる。また、励振パターン１０７ａに対向する水平部パターン１０９ｂのそれぞれの位置では、電流分布と電圧分布が励振パターン１０７ａ上の定在波１５５と一致する。
【００４２】
放射素子１０９は、基本周波数ｆＬに対して１／４波長で共振するために、定在波１５３によりさらに波長λＬの定在波１５１が発生する。定在波１５１は開放端１０９ｄで電流が最小になり電圧が最大になる。また定在波１５１は、グランドへの連絡部では、電流が最大になり電圧が最小になる。よって、放射素子１０９からは基本周波数ｆＬの電磁波が放射される。
【００４３】
高周波側では、同様に給電部１２１ａ、１２１ｂに基本周波数ｆＨの高周波電圧を供給すると励振パターン１０７ｂが高調波共振をして、励振パターン１０７ｂと放射素子１１１の水平部１１１ｂが静電結合および電磁結合をする。励振パターン１０７ｂから電磁波エネルギーを受け取った放射素子１１１は、低周波側と同じ原理で基本周波数ｆＨの電磁波を放射する。励振パターン１０７ｂが高調波共振をしない場合は、励振パターン１０７ｂと放射素子１１１は、いずれも基本周波数ｆＨに１／４波長で共振する。
【００４４】
［実際の導体パターン］
図４は、実際に製作して７０４ＭＨｚから７８７ＭＨｚまでの低周波側の周波数帯と、１７００ＭＨｚから２２００ＭＨｚまでの高周波側の周波数帯での利用可能性が確認できたアンテナの導体パターンを示す図である。図４に示すアンテナ・パターンは、図２のアンテナ・パターンに対応する。図４（Ａ）に示すアンテナ２００は、励振素子２０７、低周波側の放射素子２０９、高周波側の放射素子２１１、およびグランド素子２１３を含み、給電部２２１ａ、２２１ｂから給電することで電磁波を放射する。放射素子２１１は、長さ調整部パターン２１１ａを設けるために逆Ｌ型の基本構造から変形しており、基本周波数ｆＨの１／４波長で共振するように長さが調整されている。長さ調整部パターン２１１ａは、アンテナ・パターンの全体のサイズが拡大しないように励振素子２０７とグランド素子２１３との間のスペースに形成されている。
【００４５】
アンテナ２００は、特に低周波側の基本周波数ｆＬに対して広い周波数帯域幅を実現できるが、その理由は以下のように考えられる。放射素子２０９は、基本周波数ｆＬの電圧が直接給電されないで励振素子との静電結合および電磁結合により間接的に給電される無給電素子である。そして、給電素子である励振素子２０７が基本周波数ｆＬに対して高周波共振をし、高調波共振をした電磁波により放射素子２０９に誘起された電磁波により放射素子２０９が基本周波数に共振するように構成した点にあると考えられる。
【００４６】
図４（Ｂ）に示すアンテナ３００は、励振素子３０７、低周波側の放射素子３０９、高周波側の放射素子３１１、およびグランド素子３１３を含み、給電部３２１ａ、３２１ｂから給電することで電磁波を放射する。励振素子３０７の励振パターン３０７ａには、周波数帯域幅を広げるための帯域拡大部パターン３０７ｃが形成されている。帯域拡大部パターン３０７ｃは、励振パターン３０７ａに流れる電流の伝搬経路を２つ設けることで放射素子３０７から放射する電磁波の周波数帯域幅を広くする役割を果たしている。
【００４７】
また、アンテナ素子３０９は、長さ調整部パターン３０９ｆとインピーダンス調整部パターン３０９ｇを含んでいる。長さ調整部パターン３０９ｆは、長さ調整部パターン２１１ａと同じように放射素子３０９が基本周波数ｆＬの１／４波長で共振するための長さを調整する役割を果たす。インピーダンス調整部パターン３０９ｇは水平部パターン３０９ｂが、グランド素子３１３に向かって台形状に拡大するように形成されており放射素子３０９のインピーダンスを調整して、同軸ケーブルとの間でのインピーダンス・マッチングを図る役割を果たす。
【００４８】
［アンテナの取り付け方法］
図５は、ノートＰＣにアンテナ２００を取り付けた状態を示す平面図である。ディスプレイ筐体４０１は内部に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４０３を収納する。ディスプレイ筐体４０１の上縁４０１ａとＬＣＤ４０３の間には、長手方向の長さＬ１と短手方向の長さＬ２で確保されたスペースに合計５個のアンテナを設けている。アンテナの構造はそれぞれ異なるものになっているが、少なくとも１つにはアンテナ２００が含まれている。アンテナ２００は、主体面上のアンテナ・パターンがディスプレイ筐体４０１の底面に平行になるように配置され、グランド・プレーンはＬＣＤ４０３とディスプレイ筐体４０１の底面の間に配置される。
【００４９】
アンテナ２００は、主体面１０３の短手方向の長さがＬ２に収まるように形成されている。また、長さＬ１の中に５個のアンテナを配置すると相互間の間隔を十分に確保できないため、電界強度が最大になる放射素子および励振素子の開放端が、隣接するアンテナに近いと電波干渉をもたらす場合がある。しかし、低周波側の放射素子２０９の開放端は、隣接するアンテナの主体面上のアンテナ・パターンに対して９０度で交差する平面上にあるため電波干渉を低減することができる。
【００５０】
また、高周波側の放射素子２１１の開放端は、内側に向いているので隣接するアンテナに対して電波干渉をもたらすことはない。さらに、励振素子２０７の両側の開放端は、高周波側の放射素子２１１と低周波側の放射素子２０９に囲まれているので、隣接するアンテナに対して電波干渉をもたらすことはない。したがって、アンテナ２００は、限られたスペースに複数のアンテナを配置する場合に適した構造になっている。
【００５１】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００５２】
１００、２００、３００…デュアル・バンド・アンテナ
１０１…誘電体基板
１０３…主体面
１０５…側面
１０７、２０７、３０７…励振素子
１０９、２０９、３０９…低周波側の放射素子
１１１、２１１、３１１…高周波側の放射素子
１０７ａ、３０７ａ…低周波側の励振パターン
１０７ｂ…高周波側の励振パターン
１０９ａ、１１１ａ…垂直部パターン
１０９ｂ、１１１ｂ…水平部パターン
１０９ｃ…水平延長部パターン
１１３、２１３、３１３…グランド素子
１１５…グランド・プレーン
１２１ａ、２２１ａ、３２１ａ…電圧側の給電部
１２１ｂ、２２１ｂ、３２１ｂ…グランド側の給電部
１０７ｃ、１０７ｄ、１０９ｄ、１１１ｃ…開放端
【図１】
0005269927.tif 000002
【図２】
0005269927.tif 000003
【図３】
0005269927.tif 000004
【図４】
0005269927.tif 000005
【図５】
0005269927.tif 000006
【図６】
0005269927.tif 000007