(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多周波広帯域の送受信に対応するマルチバンドアンテナであって、
低周波数帯及び高周波数帯に共通な軸部と、
前記軸部とグランド板とに接続された単一の給電部と、
周波数帯を単位として前記軸部から枝分かれして非対称なアンテナ素子である低周波数帯の給電素子及び高周波数帯の給電素子と、
前記低周波数帯の給電素子と前記高周波数帯の給電素子とにそれぞれ組み合わせた低周波数帯の無給電素子及び高周波数帯の無給電素子とを有し、
前記低周波数帯の無給電素子及び前記高周波数帯の無給電素子を、前記低周波数帯の給電素子及び前記高周波数帯の給電素子と前記グランド板との間のスペース内に組み込んだことを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項２】
前記低周波数帯の無給電素子と前記高周波数帯の無給電素子とを前記軸部及び前記低周波数帯の給電素子と前記高周波数帯の給電素子とに接近させ、前記低周波数帯の無給電素子と前記高周波数帯の無給電素子とを前記スペース内に非対称に配置した、請求項１に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項３】
前記低周波数帯の無給電素子を前記グランド板、及び軸部に一端が接続され他端がグランド板に接続されたインピーダンス整合片とは反対側に配置した、請求項１に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項４】
前記インピーダンス整合片は前記低周波数帯の給電素子と軸部で形成されたスペース内に配置され、前記グランド板の端縁に沿って隙間を形成し、前記インピーダンス整合片の他端部を前記グランド板に接合した、請求項３に記載のマルチバンドアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多周波広帯域の送受信に対応するマルチバンドアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話の高速なデータ通信仕様の一つである第３世代携帯電話方式「W-CDMA」の高速データ通信規格「HSDPA」をさらに進化させたものとしてＬＴＥ（Long Term Evolution）の実用化が進められている。前記ＬＴＥは、下り１００Mbps以上／上り５０Mbps以上の高速通信の実現を目指したもので、W-CDMA方式の標準化団体で標準化が進められている。
【０００３】
前記ＬＴＥは、広帯域化によるマルチパス発生で相互干渉が増えるのを防ぐ第４世代移動体通信（４Ｇ）の候補となっている技術をいち早く導入し、第４世代移動体通信への円滑な移行も可能にするものであり、３．９Ｇと呼ばれている。なお、前記Ｇは世代の意味である。
【０００４】
第４世代移動体通信は、日米欧、東南アジア中国ともに同じ方式の携帯電話を究極の第４世代携帯電話の基盤となるように構築しようというものであるが、それ以前の世代の通信も併用するものであり、第４世代移動体通信に用いられるアンテナには、１台で例えば低周波数帯では７００〜９６０ＭＨｚ、高周波数帯では１４２０〜２７００ＭＨｚまでをカバーすることが要求されることとなる。
【０００５】
前記要求に応えられるマルチバンドアンテナの基礎をなすアンテナを本発明者等が開発していた（特許文献１）。そのマルチバンドアンテナは、電波の波長をλとするとともに、直交座標Ｘ−Ｘ′，Ｙ−Ｙ′を想定して、（ａ）ほぼ長方形をなし、各辺の長さがλ／４未満である平板アンテナ素子を構成して、Ｘ−Ｘ′方向の縁を有するグランド板のＹ側に、長方形の各辺をＸ，Ｙ方向に揃えて配設し、（ｂ）前記平板アンテナ素子のＹ−Ｙ′方向の辺に対して部分的に対向する基本部を有する平板無給電素子を配置するとともに、（ｃ）上記平板無給電素子の基本部からＸ方向に延出する延長部を一体に形成して拡大平板無給電素子を構成し、（ｄ）上記拡大平板無給電素子の延長部を、前記平板アンテナ素子のＸ方向の辺に対して、Ｙ−Ｙ′方向に対向せしめた構成として構築している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−８２０３７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７０４７号公報
【特許文献３】特開２００４−２０７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記マルチバンドアンテナは、ＧＨｚ帯において共振する、超小型，超薄型のアンテナ、すなわちＧＨｚ帯を対象としたものであるため、低域側の７５０ＭＨｚの帯域での送受信を行うことができないという問題があった。
【０００８】
前記マルチバンドアンテナによる送受信帯域を低域側の７５０ＭＨｚ付近までシフトさせると、それに伴ってアンテナ素子の電気長が長くなるため、その増長した電気長に対する処理を施さなければ、小型化，薄型化を実現することができないという問題があった。
【０００９】
特許文献２には、無給電素子を備えたマルチアンテナが開示されているが、マルチアンテナが対応する周波数帯域毎に給電点、すなわち給電回路を備える必要があり、小型化，薄型化を図るには限界があった。
【００１０】
特許文献３には、低反射損Ｔ型アンテナが開示されている。前記低反射損Ｔ型アンテナは、Ｔ型アンテナの水平導体を含む水平面より下方に水平導体と一定の間隔を置いて水平に走り、Ｔ型アンテナの垂直導体との間隔が所定の間隔となった位置から下方へ垂直に曲って地板に達する無給電Ｌ型素子を１個又は複数個設け、このようにすることにより、無給電Ｌ型素子にはＴ型アンテナからの誘導作用により電流が流れ、これからも空間へ放射するようになるので、給電点への反射が少なくなるという構成である。
【００１１】
しかしながら、特許文献３に開示された低反射損Ｔ型アンテナは、公報の図１から明らかなように、左右の水平導体の電気長が０．１５λで等しい構成であり、いわゆるダイポール構造のアンテナ素子であるから、前記低反射損Ｔ型アンテナは単一の周波数のみでなければ対応することができず、左側の水平導体と右側の水平導体とで異なる周波数に対応させることはできないものである。
【００１２】
さらに、特許文献３に開示された低反射損Ｔ型アンテナは、公報の図３（ｂ）及び図４（ｂ）から明らかなように、左右の無給電素子の電気長が等しい構成であり、前記低反射損Ｔ型アンテナにおける左右の無給電素子は単一の周波数のみでなければ対応することができず、左側の無給電素子と右側の無給電素子とで異なる周波数に対応させることはできないものである。
【００１３】
上述した様に、携帯電話の高速なデータ通信仕様の一つである第３世代携帯電話方式「W-CDMA」の高速データ通信規格「HSDPA」をさらに進化させたものとしてＬＴＥ（Long Term Evolution）の実用化が進められているが、いずれの特許文献に開示されたアンテナは単一の周波数のみでなければ対応できないものであり、多周波広帯域の送受信に対応でき、しかも小型化，薄型化を実現するアンテナが要望されている。
【００１４】
本発明の目的は、多周波広帯域の送受信に対応し、且つ小型化，薄型化を実現したマルチバンド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】
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明に係るマルチバンドアンテナは、多周波広帯域の送受信波に対応するマルチバンドアンテナであって、単一の給電部に接続された低周波数帯及び高周波数帯に共通な軸部と、周波数帯を単位として前記軸部から枝分かれした低周波数帯の給電素子及び高周波数帯の給電素子とを有し、前記低周波数帯の給電素子と前記高周波数帯の給電素子とは、非対称構造のアンテナ素子であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、軸部と低周波数帯の給電素子とに電流を分布させることにより、低周波数帯の周波数に対応させ、軸部と高周波数帯の給電素子とに電流を分布させることにより、高周波数帯の周波数に対応させることができ、多周波広帯域の送受信に対応できるものである。
さらに、周波数帯を単位として軸部から低周波数帯の給電素子と高周波数帯の給電素子とを枝分かれさせることにより、アンテナ素子を平面構造に近似した構造とするとともに、前記低周波数帯の給電素子と前記高周波数帯の給電素子とを非対称構造とすることにより、前記軸部に沿う高さ方向の寸法及び前記給電素子を枝分かれさせた方向での寸法を短縮して、小型化，薄型化を実現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナを示す表面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナを示す裏面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナにおける低周波数帯の７００ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションした特性図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナにおける低周波数帯の９６０ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションした特性図である。
【図６】本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナにおける高周波数帯の１４２０ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションした特性図である。
【図７】本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナにおける高周波数帯の２７００ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションした特性図である。
【図８】本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナを用いて周波数とＶＳＷＲとの関係を実測した特性図である。
【図９】本発明の実施形態２に係るマルチバンドアンテナを示す表面図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係るマルチバンドアンテナを示す裏面図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係るマルチバンドアンテナを用いて周波数とＶＳＷＲとの関係を実測した特性図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の実施形態に係るマルチバンドアンテナを示す表面図、（ｂ）は、（ａ）に示すマルチバンドアンテナを用いて実測した周波数−ＶＳＷＲとの関係を示す特性図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施形態に係るマルチバンドアンテナの変更例を示す表面図、（ｂ）は、（ａ）に示すマルチバンドアンテナを用いて実測した周波数−ＶＳＷＲとの関係を示す特性図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の実施形態に係るマルチバンドアンテナの変更例を示す表面図、（ｂ）は、（ａ）に示すマルチバンドアンテナを用いて実測した周波数−ＶＳＷＲとの関係を示す特性図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施形態に係るマルチバンドアンテナの変更例を示す表面図、（ｂ）は、同裏面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナは、多周波広帯域の送受信波に対応するマルチバンドアンテナを対象とするものであり、単一の給電部１を用いることにより、多周波広帯域の送受信を行うものである。
さらに、本発明の実施形態１に係るマルチバンドアンテナは図１及び図２に示すように、単一の給電部１に接続された低周波数帯及び高周波数帯に共通な軸部２と、周波数帯を単位として前記軸部２から枝分かれした低周波数帯の給電素子３及び高周波数帯の給電素子４とを有し、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とは、非対称構造のアンテナ素子としたものである。
本発明の実施形態１においては、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とが非対称構造のアンテナ素子であるため、非対称構造のアンテナ素子である低周波数帯の給電素子３と前記軸部２とに電流を分布させて低周波数帯の周波数に対応させ、非対称構造のアンテナ素子である高周波数帯の給電素子４と前記軸部２とに電流を分布させて高周波数帯の周波数に対応させることにより、多周波広帯域の送受信に対応するものである。
【００２０】
より具体的に説明すると、図１及び図２に示す本発明の実施形態１では、給電素子３，４及び無給電素子５，６のパターンを誘電体の基板８上にエッチング加工により形成している。エッチング加工後の実施形態１に係るマルチバンドアンテナの構造を説明する。
図１及び図２において、給電素子３，４及び無給電素子５，６には網点を付けて相互間を識別しており、しかも、基板８の表面８ａ側に形成された素子には網点を付し、基板８の裏面８ｂに形成された素子には１点鎖線を付することにより、基板８の表裏面８ａ，８ｂの素子相互間を識別している。
【００２１】
前記軸部２は図１及び図２に示すように、前記単一の給電部１に接続されて立ち上がって基板８の表面８ａ上に直線状に形成しており、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４とは周波数帯を単位として前記軸部２から枝分かれさせて基板８の表面８ａ上に形成している。
図１及び図２に示す実施形態１においては、低周波数帯の給電素子３は前記軸部２を中心として左側に枝分かれさせて基板８の表面８ａ上に形成し、高周波数帯の給電素子４は前記軸部２を中心として右側に枝分かれさせて基板８の表面８ａ上に形成している。なお、低周波数帯の給電素子３は前記軸部２を中心として右側に枝分かれさせて形成し、高周波数帯の給電素子４は前記軸部２を中心として左側に枝分かれさせて形成してもよいものである。
【００２２】
さらに、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とは、非対称構造のアンテナ素子として形成している。
具体的には、前記低周波数帯の給電素子３は図１及び図２に示すように、前記軸部２の頂部から左側の横方向に引き出し、その先端を下側に引き出し、次に左横側に引き出し、その先端を上側に引き出し、次にその先端を右横側に引出すことにより、前記軸部２の高さ範囲の右側で蛇行させている。
前記高周波数帯の給電素子４は図１及び図２に示すように、前記軸部２のほぼ中央部から右横側に引き出し、その先端を上側に引き出し、次にその先端を左横側に引出すことにより、前記軸部２の高さ範囲の左側で蛇行させている。
さらに、前記低周波数帯の給電素子３及び前記軸部２に電流を分布させるため、給電素子３及び軸部２の電気長は、使用周波数帯の波長をλ１とすると、λ１／４付近に設定している。同様に、前記高周波数帯の給電素子４及び前記軸部２に電流を分布させるため、給電素子４及び軸部２の電気長は、使用周波数帯の波長をλ２とすると、λ２／４付近に設定している。
以上のように、対応する使用周波数帯の波長λ１，λ２が異なるため、それぞれの電気長が異なり、結果として前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とは、非対称構造のアンテナ素子として形成されることとなる。
なお、前記寸法であるλ（λ１，λ２）／４付近とは、λ（λ１，λ２）／４を含み且つλ（λ１，λ２）／４を中心として共振するための電気長が変動の範囲を含む意味として定義している。アンテナ理論からすると、λ（λ１，λ２）／４であるが、リアクタンス調整、基板８の誘電率或いは組立工程の許容誤差などが影響して、λ（λ１，λ２）／４を中心として共振する電気長が変動する場合もあるので、以上の様に定義している。
【００２３】
以上のように、前記両周波数帯の給電素子３，４は、前記軸部２の高さ範囲で左右に枝分かれさせて形成しているため、前記軸部２の高さ方向での寸法を短縮して、高さ方向での小型化を図っている。さらに、前記両周波数帯の給電素子３，４は、前記軸部２の高さ範囲内のスペースを利用して蛇行させて形成することにより、図１及び図２の左右方向の寸法を短縮して、左右方向での小型化を図っている。
【００２４】
本発明の実施形態１においては、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との少なくとも一方と無給電素子５又は６を組合せることにより、低周波数帯と高周波数帯とにおいてそれぞれ２周波以上で共振させて多周波広帯域に対応するようにしてもよいものである。
図１及び図２に示す例は、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とのそれぞれに無給電素子５と６とを組合せたものであるが、低周波数帯と高周波数帯とにおける共振周波数の数に応じて、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との少なくとも一方と無給電素子５又は６を組合せればよいものである。
【００２５】
図１及び図２に示す例について説明する。図１及び図２に示すように、前記低周波数帯の無給電素子５は、前記軸部２に沿う短辺の端部５ａと、前記短辺の端部５ａから左横方向に伸びた長辺の端部５ｂとを有する逆Ｌ型形状のパターンとして前記基板８の裏面８ｂに形成している。前記低周波数帯の無給電素子５は、短辺の端部５ａを前記軸部２の給電部１側に接近して配置し、長辺の端部５ｂを前記給電素子３の下方のスペース内に配置している。
同様に図１及び図２に示すように、前記高周波数帯の無給電素子６は、前記軸部２に沿う短辺の端部６ａと、前記短辺の端部６ａから右横方向に伸びた長辺の端部６ｂとを有する逆Ｌ型形状のパターンとして前記基板８の表面８ａに形成している。前記高周波数帯の無給電素子６は、短辺の端部６ａを前記軸部２の給電部１側に接近して配置し、長辺の端部６ｂを前記給電素子６の下方のスペース内に配置している。
さらに、前記軸部２に電磁結合させて前記低周波数帯の無給電素子５に電流を分布させるため、軸部２と電磁結合する無給電素子５の電気長は、使用周波数帯の波長をλ３とすると、λ３／４付近に設定している。同様に、前記軸部２に電磁結合させて前記高周波数帯の無給電素子６に電流を分布させるため、軸部２と電磁結合する無給電素子６の電気長は、使用周波数帯の波長をλ４とすると、λ４／４付近に設定している。
以上のように、対応する使用周波数帯の波長λ３，λ４が異なるため、それぞれの電気長が異なり、結果として前記低周波数帯の無給電素子５と前記高周波数帯の無給電素子６とは、非対称構造のアンテナ素子として形成されることとなる。
なお、前記寸法であるλ（λ３，λ４）／４付近とは、λ（λ３，λ４）／４を含み且つλ（λ３，λ４）／４を中心として共振するための電気長が変動する範囲を含む意味として定義している。アンテナ理論からすると、λ（λ３，λ４）／４であるが、リアクタンス調整、基板８の誘電率或いは組立工程の許容誤差などが影響して、λ（λ３，λ４）／４を中心として共振するための電気長が変動する場合もあるので、以上の様に定義している。
【００２６】
次に、上述したアンテナ素子３，４，５，６と組合せるグランド板７との関係を説明する。前記単一の給電部１は、前記軸部２のグランド板７側の端部２ａと前記グランド板７とに接続している。
また、前記基板８の裏面８ｂに形成した低周波数帯の無給電素子５は、その短辺の端部５ａのうちグランド板７側の端部５ｃを前記基板８の表面８ａに形成したグランド板７にスルーホール９を介して接合している。
また、前記高周波数帯の無給電素子６は、その短辺の端部６ａのうちグランド板７側の端部６ｃを前記グランド板７に接合している。また、前記グランド板７の端縁には細幅のインピーダンス整合片１１を確保して形成し、前記インピーダンス整合片１１を前記高周波数帯の無給電素子６の端部６ｃに接合している。
また、前記基板８の表面８ａに横長のインピーダンス整合片１０を形成し、前記インピーダンス整合片１０の一端部１０ａを前記軸部２のグランド板７側の端部２ａに接合し、且つ前記グランド板７の端縁に沿って沿わせた前記インピーダンス整合片１０の他端部１０ｂを前記グランド板７に接合している。この場合、インピーダンス整合片１０とグランド板７の端縁との間には、隙間１０ｃを確保している。このため、インピーダンス整合片の他端部以外がグランド板に接触するのを回避してインピーダンス整合を図ることができる。
前記基板８の裏面８ｂに形成した無給電素子５の端部５ａと前記基板８の表面８ａに形成したインピーダンス整合片１０とは図１及び図２に示すように、交差するが、前記無給電素子５の端部５ａと前記インピーダンス整合片１０との間は図３に示すように、誘電体の基板８により絶縁されており、前記無給電素子５の端部５ａは上述したように、基板８に形成したスルーホール９を介して前記基板８の表面８ａに形成したグランド板７に接合している。
以上のように無給電素子５，６と，インピーダンス整合片１０，１１と、グランド板７とを組合せることにより、前記給電部１と前記アンテナ素子３，４，５，６とのインピーダンス整合を図っている。そのため、前記給電部１としては同軸ケーブルを用い、前記同軸ケーブルの内部導体を前記軸部２の端部２ａに接続し、前記同軸ケーブルの外部導体を前記グランド板７に接続する構成を採用している。
なお、前記インピーダンス整合片１０，１１は、より良いＶＳＷＲの改善のために用いているものであり、これらのインピーダンス整合片１０，１１を不要とした場合であっても実用上支障がないことを確認している。
なお、図１及び図２の例では、グランド板７を基板８の一部にエッチンング加工により形成しているが、図１５に示すように基板８には、軸部２，給電素子３，４及び無給電素子５，６のアンテナ素子のみを形成し、これらをノートパソコンの共通電極をなすグランド板などと組合せるようにしてもよく、グランド板７が基板８に形成されていることは必要十分条件ではない。インピーダンス整合片の他端部以外がグランド板に接触するのを回避してインピーダンス整合を図ることができるという効果を奏するものであります。
【００２７】
なお、図１及び図２に示す実施形態では、低周波数帯の無給電素子５を基板８の裏面８ｂに形成し、インピーダンス整合片１０を基板８の表面８ａに形成した、これに限られるものではない。すなわち、低周波数帯の無給電素子５を基板８の表面８ａに形成し、インピーダンス整合片１０を基板８の裏面８ｂに形成し、前記無給電素子５と前記インピーダンス整合片１０との間を基板８により絶縁して、前記インピーダンス整合片１０を軸部２とグランド板７にそれぞれスルーホールを介して接続するようにしてもよいものである。
【００２８】
次に、低周波数帯の給電素子３及び前記軸部２と、前記軸部２に電磁結合する無給電素子４との組合せにより低周波数帯に対応させ、高周波数帯の給電素子４及び前記軸部２と、前記軸部２に電磁結合する無給電素子６との組合せにより高周波数帯に対応させることを検証するために、アンテナ素子における電流分布をシミュレーションした結果を図４〜図７に基づいて説明する。
【００２９】
図４〜図７に示す電流分布のシミュレーションを行うにあたって、前記低周波数帯の無給電素子５は図１及び図２に示すように、端部５ａのみを前記軸部２に接近して配置し、同様に、前記高周波数帯の無給電素子６は、端部６ａのみを前記軸部２に接近して配置し、さらに図１及び図２に示すように、前記両周波数帯の無給電素子６の端部５ａ，６ａと前記軸部２との間の距離を、前記屈曲した端部５ａ，６ａ以外の端部５ｂ、６ｂと前記給電素子３，４との間隔より狭く設定することにより、シミュレーションを行った。
その結果を図４〜図７に基づいて解析する。図４〜図７において、太い実線は強い電流が流れていることを意味し、網点の部分は電流が分散して流れていることを示している。さらに、アンテナ理論に従って、前記給電素子３と前記軸部２との電気長を使用周波数帯の波長λ１の１／４、前記給電素子４と前記軸部２との電気長を使用周波数帯の波長λ２の１／４、前記軸部２に電磁結合する前記無給電素子５の電気長を使用周波数帯の波長λ３の１／４、前記軸部２に電磁結合する前記無給電素子６の電気長を使用周波数帯の波長λ４の１／４にそれぞれ設定している。
図４は、低周波数帯のうち、７００ＭＨｚの電流分布を示すものであり、７００ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションすると、前記軸部２及び前記給電素子３に電流が流れていることが分った。
図５は、低周波数帯のうち、９６０ＭＨｚの電流分布を示すものであり、９６０ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションすると、前記軸部２に電磁結合する前記低周波数帯の無給電素子５に電流が流れていることが分った。
図６は、高周波数帯のうち、１４２０ＭＨｚの電流分布を示すものであり、１４２０ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションすると、前記軸部２及び前記高周波数帯の給電素子４に電流が流れていることが分った。
図７は、高周波数帯のうち、２７００ＭＨｚの電流分布を示すものであり、２７００ＭＨｚでの電流分布をシミュレーションすると、前記軸部２に電磁結合する前記高周波数帯の無給電素子６に電流が流れていることが分った。
図４〜図７に示すシミュレーションの結果から明らかなように、低周波数帯の給電素子３及び軸部２で低周波数帯の７００ＭＨｚに対応し、軸部２に電磁結合する低周波数帯の無給電素子５で低周波数帯の９６０ＭＨｚに対応し、高周波数帯の給電素子４及び軸部２で高周波数帯の１４２０ＭＨｚに対応し、軸部２に電磁結合する高周波数帯の無給電素子６で高周波数帯の２７００ＭＨｚに対応することが分った。
【００３０】
次に、図４〜図７に示すシミュレーションの結果を裏付けるために、実測値を求めた。その結果を図８に示す。図８の横軸は周波数、縦軸はＶＳＷＲを示す。図８の実測値では、ＶＳＷＲを「３」以下にすることを目標としており、リアクタンス調整、基板８の誘電率或いは組立工程の許容誤差などが影響して、各素子３，４，５，６の寸法は次のように理論値からずれた値になった。
すなわち、低周波数帯の７００ＭＨｚに対応するための給電素子３と軸部２との電気長を０．３１λ１、軸部２に電磁結合して低周波数帯の９６０ＭＨｚに対応するための無給電素子５の電気長を０．２７λ３にそれぞれ設定した。同様に、高周波数帯の１４２０ＭＨｚに対応するための給電素子４と軸部２との電気長を０．２８λ２、軸部２に電磁結合して高周波数帯の２７００ＭＨｚに対応するための無給電素子６の電気長を０．２６λ４に設定した。
【００３１】
図８に示すように、低周波数帯の７８０ＭＨｚ付近で共振し、低周波数帯の９６０ＭＨｚ付近で共振し、高周波数帯の１５４０ＭＨｚ付近で共振し、高周波数帯の２７００ＭＨｚ付近で共振していることが分る。なお、シミュレーションと実測値との間に若干のずれが生じているが、これは許容範囲であり、実用上支障が生じることはなかった。
図８の実測値の測定結果から、低周波数帯の７００ＭＨｚに低周波数帯の給電素子３及び軸部２が対応し、低周波数帯の９６０ＭＨｚに軸部２に電磁結合した低周波数帯の無給電素子５が対応していることが分る。従って、図４及び図５における低周波数帯のシミュレーションの結果と図８の実測値とが一致している。
同様に、図８の実測値の測定結果から、高周波数帯の１４２０ＭＨｚに高周波数帯の給電素子４及び軸部２が対応し、高周波数帯の２７００ＭＨｚに軸部２に電磁結合した高周波数帯の無給電素子６が対応していることが分る。従って、図６及び図７における高周波数帯のシミュレーションの結果と図８の実測値とが一致している。
従って、低周波数帯の給電素子３及び軸部２と、軸部２に電磁結合した低周波数帯の無給電素子５と、高周波数帯の給電素子４及び軸部２と、軸部２に電磁結合した高周波数帯の無給電素子６とは、それぞれ独立して対応していることが、図４〜図７の電流分布のシミュレーション及び図８の実測値から裏付けられた。
さらに、図８から明らかなように、低周波数帯における周波数に対するＶＳＷＲ、及び高周波数帯における周波数に対するＶＳＷＲがそれぞれ３以下であり、実用化できる性能を維持していることが分った。
さらに、アンテナ理論からすると、λ（λ１，λ２，λ３，λ４）／４であるが、リアクタンス調整、基板８の誘電率或いは組立工程の許容誤差などが影響して、０．２５λ（λ１，λ２，λ３，λ４）を中心として、０．３１λ１，０．２８λ２，０．２７λ３，０．２６λ４のように共振する電気長が変動することもあることが確かめられた。
【００３２】
以上のように本発明の実施形態１によれば、低周波数帯の給電素子と高周波数帯の給電素子とを非対称構造とし、低周波数帯及び高周波数帯に共通な軸部と低周波数帯の給電素子とに電流を分布させることにより、低周波数帯の周波数に対応させ、軸部と高周波数帯の給電素子とに電流を分布させることにより、高周波数帯の周波数に対応させることができ、多周波広帯域の送受信に対応できるものである。
【００３３】
さらに、周波数帯を単位として軸部から低周波数帯の給電素子と高周波数帯の給電素子とを枝分かれさせることにより、アンテナ素子を平面構造とすることができる。さらに、非対称構造の給電素子及び無給電素子を前記軸部の高さ範囲内のスペース内に組み込むことにより、前記軸部に沿う高さ方向の寸法及び前記給電素子を枝分かれさせた方向での寸法を短縮して、小型化，薄型化を実現することができるものである。
【００３４】
さらに、低周波数帯の給電素子と高周波数帯の給電素子との少なくとも一方と無給電素子を組合せることにより、低周波数帯と高周波数帯とにおいてそれぞれ２周波以上で共振させて多周波広帯域に対応することができるものである。
【００３５】
さらに、低周波数帯及び高周波数帯の無給電素子の一端をグランド板に接合し、軸部の一端をインピーダンス整合片により前記グランド板に接合することにより、より良くＶＳＷＲを改善することができるものである。
【００３６】
（実施形態２）
図１及び図２に示す実施形態１における軸部２，給電素子３，４、無給電素子５，６の形状を変更した例を本発明の実施形態２として説明する。
【００３７】
図９及び図１０に示す本発明の実施形態２に係るマルチバンドアンテナは図１及び図２に示す実施形態１と同様に、多周波広帯域の送受信波に対応するマルチバンドアンテナを対象とするものであり、単一の給電部１を用いることにより、送受信を行うものである。
さらに、本発明の実施形態２に係るマルチバンドアンテナは図９及び図１０に示すように、単一の給電部１に接続された低周波数帯及び高周波数帯に共通な軸部２と、周波数帯を単位として前記軸部２から枝分かれした低周波数帯の給電素子３及び高周波数帯の給電素子４とを有し、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とは、非対称構造のアンテナ素子としたものである。
本発明の実施形態２においては、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とが非対称構造のアンテナ素子であるため、非対称構造のアンテナ素子である低周波数帯の給電素子３と前記軸部２とに電流を分布させて低周波数帯の周波数に対応させ、非対称構造のアンテナ素子である高周波数帯の給電素子４と前記軸部２とに電流を分布させて高周波数帯の周波数に対応させることにより、多周波広帯域の送受信に対応するものである。
【００３８】
より具体的に説明すると、図９に示す本発明の実施形態２では、給電素子３，４及び無給電素子５，６のパターンを誘電体の基板８上にエッチング加工により形成している。エッチング加工後の実施形態２に係るマルチバンドアンテナの構造を説明する。
図９及び図１０において、給電素子３，４及び無給電素子５，６には網点を付けて相互間を識別しており、しかも、基板８の表面８ａ側に形成された素子には網点を付し、基板８の裏面８ｂに形成された素子には１点鎖線を付することにより、基板８の表裏面８ａ、８ｂに形成した素子相互間を識別している。
【００３９】
前記軸部２は図９に示すように、前記単一の給電部１に接続されて立ち上がって基板８の表面８ａ上に直線状に形成しており、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４とは周波数帯を単位として前記軸部２から枝分かれさせて基板８の表面８ａ上に形成している。
図９において、前記軸部２と前記給電素子３，４とは電流経路に基づいて２点鎖線により区分けしている。
図９に示す実施形態２においては、低周波数帯の給電素子３は前記軸部２を中心として右側に枝分かれさせて基板８の表面８ａ上に形成し、高周波数帯の給電素子４は前記軸部２を中心として左側に枝分かれさせて基板８の表面８ａ上に形成している。なお、低周波数帯の給電素子３は前記軸部２を中心として左側に枝分かれさせて形成し、高周波数帯の給電素子４は前記軸部２を中心として右側に枝分かれさせて形成してもよいものである。
【００４０】
さらに、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とは、非対称構造のアンテナ素子として形成している。
具体的には、前記低周波数帯の給電素子３は図９に示すように、前記軸部２の側部から右側に向けて先細形状になるようにテーパ状に引出したテーパ素子３ａと、基板８の裏面８ｂに形成した直線状片３ｂとからなり、これらをスルーホール１２で接合して必要な長さを確保している。また、前記基板８の裏面８ｂに形成した給電素子３の直線状片３ｂの先端部６ｃを屈曲させ、基板８の裏面８ｂに形成したパッド１４と電磁結合させることにより、インピーダンスの整合を図るようにしている。
前記高周波数帯の給電素子４は図９に示すように、前記軸部２の側部から左横側にテーパ状に引き出し、その先端を細長形状になるように基板８の表面８ａ上に形成している。
さらに、前記低周波数帯の給電素子３及び前記軸部２に電流を分布させるため、給電素子３及び軸部２の電気長は、使用周波数帯の波長をλ５とすると、λ５／４付近に設定している。同様に、前記高周波数帯の給電素子４及び前記軸部２に電流を分布させるため、給電素子４及び軸部２の電気長は、使用周波数帯の波長をλ６とすると、λ６／４付近に設定している。
以上のように、対応する使用周波数帯の波長が異なるため、それぞれの電気長が異なり、結果として前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とは、非対称構造のアンテナ素子として形成されることとなる。
なお、前記寸法であるλ（λ５，λ６）／４付近とは、λ（λ５，λ６）／４を含み且つλ（λ５，λ６）／４を中心として共振するための電気長が変動する範囲を含む意味として定義している。アンテナ理論からすると、λ（λ５，λ６）／４であるが、リアクタンス調整、基板８の誘電率或いは組立工程の許容誤差などが影響して、λ（λ５，λ６）／４を中心として共振するための電気長が変動する場合もあるので、以上の様に定義している。
【００４１】
以上のように、前記両周波数帯の給電素子３，４は、前記軸部２の高さ範囲で左右に枝分かれさせて形成しているため、前記軸部２の高さ方向での寸法を短縮して、高さ方向での小型化を図っている。さらに、前記両周波数帯の給電素子３は、基板８の表面８ａ及び裏面８ｂに分割して形成することにより、図９及び図１０の左右方向の寸法を短縮して、左右方向での小型化を図っている。
【００４２】
本発明の実施形態２においては、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との少なくとも一方と無給電素子５又は６を組合せることにより、低周波数帯と高周波数帯とにおいてそれぞれ２周波以上で共振させて多周波広帯域に対応するようにしてもよいものである。
図９及び図１０に示す例は、前記低周波数帯の給電素子３と前記高周波数帯の給電素子４とのそれぞれに無給電素子５と６とを組合せたものであるが、低周波数帯と高周波数帯とにおける共振周波数の数に応じて、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との少なくとも一方と無給電素子５又は６を組合せればよいものである。
【００４３】
図９及び図１０に示す例について説明する。図９及び図１０に示すように、前記高周波数帯の無給電素子６は、前記軸部２に沿う短辺の端部６ａと、前記短辺の端部６ａから左横方向に伸びた長辺の端部６ｂとを有する逆Ｌ型形状のパターンとして前記基板８の表面８ａに形成している。前記高周波数帯の無給電素子６は、短辺の端部６ａを前記軸部２の給電部１側に接近して配置し、長辺の端部６ｂを前記給電素子４の下方のスペース内に配置している。
同様に前記低周波数帯の無給電素子５は、前記軸部２の頂部に沿う短辺の端部５ａと、前記短辺の端部５ａから左横方向に伸びた長辺の端部５ｂとを有する逆Ｌ型形状のパターンとして前記基板８の表面８ａに形成している。前記低周波数帯の無給電素子５は、短辺の端部５ａを前記軸部２の頂部側に接近して配置し、給電素子４と無給電素子６との上方位置で基板８の表面８ａに存在するスペース内に配置している。
さらに、前記低周波数帯の無給電素子５に電流を分布させるため、軸部２に電磁結合する無給電素子５の電気長は、使用周波数帯の波長をλ７とすると、λ７／４付近に設定している。同様に、前記高周波数帯の無給電素子６に電流を分布させるため、軸部２に傳に結合する無給電素子６の電気長は、使用周波数帯の波長をλ８とすると、λ８／４付近に設定している。
以上のように、対応する使用周波数帯の波長が異なるため、それぞれの電気長が異なり、結果として前記低周波数帯の無給電素子５と前記高周波数帯の無給電素子６とは、非対称構造のアンテナ素子として形成されることとなる。
なお、前記寸法であるλ（λ７，λ８）／４付近とは、λ（λ７，λ８）／４を含み且つλ（λ７，λ８）／４を中心として共振するための電気長が変動する範囲を含む意味として定義している。アンテナ理論からすると、λ（λ７，λ８）／４であるが、リアクタンス調整、基板８の誘電率或いは組立工程の許容誤差などが影響して、λ（λ７，λ８）／４を中心として共振するための電気長が変動する場合もあるので、以上の様に定義している。
【００４４】
次に、上述したアンテナ素子３，４，５，６と組合せるグランド板７との関係を説明する。前記単一の給電部１は、前記軸部２のグランド板７側の端部２ａと前記グランド板７とに接続している。
また、前記低周波数帯の無給電素子５は、その長辺の端部５ｂのうちグランド板７側の端部５ｃを前記グランド板７に接合している。
また、前記高周波数帯の無給電素子６は、その長辺の端部６ｂのうちグランド板７側の端部６ｃを前記グランド板７に接合している。
以上のように無給電素子５，６とグランド板７とを組合せることにより、前記給電部１と前記アンテナ素子３，４，５，６とのインピーダンス整合を図っている。そのため、前記給電部１としては同軸ケーブル１３を用い、前記同軸ケーブル１３の内部導体１３ａを基板８のスルーホール１５を介して前記軸部２の端部２ａに接続し、前記同軸ケーブル１３の外部導体１３ｂを前記グランド板７に接続する構成を採用している。
さらに、前記同軸ケーブル１３は図９及び図１０に示すように、前記グランド板７の上縁７ａに沿って横方向に引出すことにより、同軸ケーブル１３を流れる電流による磁界がアンテナ素子３，４，５，６に影響を与えるのを回避している。図９及び図１０に示す同軸ケーブル１３の引出構造は図１及び図２に示すアンテナに同様に適用することができるものである。
なお、図１及び図２の例では、グランド板７を基板８の一部にエッチンング加工により形成しているが、図１５に示すように基板８には軸部２，給電素子３，４及び無給電素子５，６のアンテナ素子のみを形成し、これらをノートパソコンの共通電極をなすグランド板などと組合せるようにしてもよく、グランド板７が基板８に形成されていることは必要ではない。
【００４５】
図９及び図１０に示す実施形態２に係るマルチバンドアンテナによる実測値を測定して、その結果を図１１に示す。
図１１に示すように、低周波数帯の７００ＭＨｚ付近で共振し、低周波数帯の９６０ＭＨｚ付近で共振し、高周波数帯の１４２０ＭＨｚ付近で共振し、高周波数帯の２７００ＭＨｚ付近で共振していることが分る。
図１１の結果から、低周波数帯及び高周波数帯での多周波に低周波数帯及び高周波数帯の給電素子３，４及び軸部２と、軸部２に電磁結合する無給電素子５，６がそれぞれ独立して対応していることが分る。
さらに、図１１から明らかなように、低周波数帯における周波数に対するＶＳＷＲ、及び高周波数帯における周波数に対するＶＳＷＲがそれぞれ３以下であり、実用化できる性能を維持していることが分った。
【００４６】
図９及び図１０に示す本発明の実施形態２は、図１及び図２に示す実施形態１と同様の効果を得ることができるばかりでなく、基板の表面と裏面とを利用して、低周波数帯の給電素子及び無給電素子と、高周波数帯の給電素子及び無給電素子とを形成しても、実施形態１と同様に、低周波数帯の給電素子及び無給電素子が低周波数帯の多周波にそれぞれ独立して対応することができ、同様に、高周波数帯の給電素子及び無給電素子が高周波数帯の多周波にそれぞれ独立して対応することができる。
さらに、基板の表面と裏面とを利用してアンテナ素子を組込むため、アンテナの小型化を図ることができる。
【００４７】
（実施形態３）
軸部２の高さ方向における寸法を短縮する構成を本発明の実施形態３として説明する。
軸部２の高さ方向における寸法を短縮するには図１２（ａ）に示すように、低周波数帯の給電素子３のうち平行に沿った２辺のうち上辺３ｄの幅をＴ１、下辺３ｅの幅をＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２の関係に設定する。同様に、軸部２の高さ方向における寸法を短縮するには図１２（ａ）に示すように、高周波数帯の給電素子４のうち平行に沿った２辺のうち上辺４ａの幅をＴ３、下辺４ｂの幅をＴ４とすると、Ｔ３＞Ｔ４の関係に設定する。
以上のように、低周波数帯の給電素子３の上辺３ｄと下辺３ｅとの幅寸法をＴ１＞Ｔ２に設定し、且つ高周波数帯の給電素子４の上辺４ａと下辺４ｂとの幅寸法をＴ３＞Ｔ４に設定することにより、それぞれの下辺３ｅ，４ｂの幅を減少させることにより、軸部２の高さ方向における寸法を短縮している。
図１２（ａ）に示すマルチバンドアンテナを用いて周波数−ＶＳＷＲの関係を実測した結果を図１２（ｂ）に示す。
図１２（ｂ）の特性と図８の特性とを比較すると、７００ＭＨｚ〜２７００ＭＨｚのＶＳＷＲがともに「３」以下であるため、図１２（ａ）の構成は、軸部２の高さ方向における寸法を短縮する上で有効であることが分る。
図１２（ａ）に示す構成を採用することにより、軸部２の高さ方向における寸法を短縮することができ、より小型化を実現することができるものである。
なお、軸部２の高さ方向の寸法に余裕があり、短縮する必要がない場合には図１３（ａ）に示すように、前記上辺３ｄ，４ａと下辺３ｅ，４ｂとの幅関係をＴ１＜Ｔ２及びＴ３＜Ｔ４の関係に設定しても、図１３（ｂ）から明らかなように、図１２（ｂ）に示す周波数−ＶＳＷＲと同様な特性が得られる。この場合には、図１３（ａ）又は図１２（ａ）のいずれかの構成を適宜採用すればよいこととなる。
【００４８】
図１４に、軸部の高さ方向の寸法を短縮する別の構成を示す。図１４（ａ）に示すように、低周波数帯の給電素子３のうち平行に沿った２辺のうち上辺３ｄの幅をＴ１、下辺３ｅの幅をＴ２とし、且つＴ１＞Ｔ２の関係に設定する。同様に、軸部２の高さ方向における寸法を短縮するには図１２（ａ）に示すように、高周波数帯の給電素子４のうち平行に沿った２辺のうち上辺４ａの幅をＴ３、下辺４ｂの幅をＴ４とすると、Ｔ３＞Ｔ４の関係に設定する。なお、前記上辺３ｄ，４ａと前記下辺３ｅ，４ｂとの幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の設定に関しては図１２（ａ）を参照のこと。
さらに図１４（ａ）に示すように、低周波数帯の給電素子３のうち幅が広い上辺３ｄの先端部３ｆ及び高周波数帯の給電素子４のうち幅が広い上辺４ａの先端部４ｃをそれぞれ上方又は下方に角度をもって折曲げることにより、軸部２の高さ方向の寸法を図１２（ａ）に示す構成よりも更に短縮している。
図１４（ａ）に示すマルチバンドアンテナを用いて周波数−ＶＳＷＲの関係を実測した結果を図１４（ｂ）に示す。
図１４（ｂ）の特性と図８の特性とを比較すると、７００ＭＨｚ〜２７００ＭＨｚのＶＳＷＲが変化するが、使用上は耐えられるので、軸部２の高さ方向における寸法を短縮する上で有効であることが分る。
図１４（ａ）に示す構成を採用することにより、軸部２の高さ方向における寸法を図１２（ａ）に示す構成よりもさらに短縮することができ、より小型化を実現することができるものである。
なお、図１４（ａ）に示す実施形態では、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との双方の一部を、素子３，４の長さ方向に沿う折曲げ線の箇所で上方又は下方に折曲げることにより、給電素子３，４の幅（図１２（ａ）の幅Ｔ１，Ｔ３を参照）を狭くしたが、これに限られるものではない。すなわち、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との少なくとも一方の一部を折曲げることにより、給電素子の幅（Ｔ１，Ｔ３）を狭くしてもよいものである。
低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との双方の一部を折曲げることにより、給電素子３，４の幅（図１２（ａ）の幅Ｔ１，Ｔ３を参照）を狭くした場合、軸部２を中心として左右方向でアンテナ素子の高さを低姿勢化することができる。
また、低周波数帯の給電素子３と高周波数帯の給電素子４との少なくとも一方の一部を折曲げることにより、給電素子の幅（Ｔ１，Ｔ３）を狭くした場合、軸部２の右側又は左側でのアンテナ素子の高さを低姿勢化することができる。
また、図１４（ａ）において、給電素子３，４の上辺３ｄ，４ａをブロック状に形成することにより、上方に折曲げた給電素子３，４の先端部３ｆ，４ｃに相当する体積分を確保することにより、軸部２の高さ方向における寸法を図１２（ａ）に示す構成よりもさらに短縮するようにしてもよいものである。
【００４９】
図１及び図２、図９及び図１０において、低周波数帯においては、無給電素子５の端部５ａと軸部２との間の距離は、無給電素子５の端部５ｂと給電素子３との間の距離と等しく設定する、或いは無給電素子５の端部ｂと給電素子３との間の距離よりも狭く設定する、或いは無給電素子５の端部ｂと給電素子３との間の距離よりも広く設定してもよいものである。
図１及び図２、図９及び図１０において、高周波数帯においては、無給電素子６の端部６ａと軸部２との間の距離は、無給電素子６の端部６ｂと給電素子３との間の距離よりも狭く設定する必要がある。
さらに、図１及び図２、図９及び図１０に示す例では、アンテナ素子３，４，５，６を基板８にパターン形成したが、これに限られるものではない。すなわち、アンテナ素子３，４，５，６を板金で成型して組合せてもよく、さらには、アンテナ素子３，４，５，６を積層構造として構築してもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、多周波広帯域の送受信に対応し、且つ小型化，薄型化の実現に貢献することができるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１  給電部
２  軸部
３  低周波数帯の給電素子
４  高周波数帯の給電素子
５  低周波数帯の無給電素子
６  高周波数帯の無給電素子
７  グランド板
８  基板
【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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