(57)【要約】  【課題】  小型のアンテナおよびそれを用いた通信装置を提供する。  【解決手段】  平面上に配置された、以下の操作で得られる形状を有する帯状の導体２０を備えたアンテナとする。（１）直線状の０次要素４０を等しい長さの４つの１次要素４１ａ〜４１ｄに区分し、両端の１次要素とその内側の１次要素との境界を、折り曲げる前後で両端を結ぶ直線同士が平行になるように、互いに逆向きに９０°で折り曲げる。（２）それぞれの１次要素４１ａ〜４１ｄを等しい長さの４つの２次要素に区分し、それぞれの１次要素において、両端の２次要素とその内側の２次要素との境界を、折り曲げる前後で両端を結ぶ直線同士が平行になるように、互いに逆向きに９０°で折り曲げる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に配置された帯状の導体を備えるアンテナであって、前記平面を俯瞰したときに、前記導体が、以下の手順によって得られる形状を備えることを特徴とするアンテナ。
（手順１）直線状の０次要素を等しい長さの４つの１次要素に区分し、両端の該１次要素とその内側の該１次要素との境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、折り曲げる前の前記０次要素の両端を結ぶ直線と、折り曲げた後の前記０次要素の両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。
（手順２）それぞれの前記１次要素を等しい長さの４つの２次要素に区分し、それぞれの前記１次要素において、両端の前記２次要素とその内側の該２次要素との境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、隣り合う前記２次要素同士が重ならないようにするとともに、それぞれの前記１次要素において、折り曲げる前における両端を結ぶ直線と、折り曲げた後における両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。
【請求項２】
前記手順１および前記手順２に加えて、さらに以下の手順を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
（手順３）前記要素の次数を１つ増加させて１つ前の手順の操作を行う。
【請求項３】
前記手順１，前記手順２および前記手順３に加えて、さらに以下の手順を有することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
（手順４）前記要素の次数が所望の次数に達するまで前記手順３の操作を繰り返す。
【請求項４】
前記導体が誘電体の表面または内部に存在することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナと、該アンテナに接続された、受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備えることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナおよびそれを用いた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁波の送受信を行うアンテナの１つとしてダイポールアンテナやモノポールアンテナが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２５９７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ダイポールアンテナは基本的に１／２波長の長さを必要とし、モノポールアンテナは基本的に１／４波長の長さを必要とするとともに接地面も必要になるため、形状が大型になるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化が可能なアンテナおよびそれを用いた通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１のアンテナは、平面上に配置された帯状の導体を備えるアンテナであって、前記平面を俯瞰したときに、前記導体が、以下の手順によって得られる形状を備えることを特徴とするものである。
（手順１）直線状の０次要素を等しい長さの４つの１次要素に区分し、両端の該１次要素とその内側の該１次要素との境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、折り曲げる前の前記０次要素の両端を結ぶ直線と、折り曲げた後の前記０次要素の両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。
（手順２）それぞれの前記１次要素を等しい長さの４つの２次要素に区分し、それぞれの前記１次要素において、両端の前記２次要素とその内側の該２次要素との境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、隣り合う前記２次要素同士が重ならないようにするとともに、それぞれの前記１次要素において、折り曲げる前における両端を結ぶ直線と、折り曲げた後における両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。
【０００７】
本発明の第２のアンテナは、前記第１のアンテナにおいて、前記手順１および前記手順２に加えて、さらに以下の手順を有することを特徴とするものである。
（手順３）前記要素の次数を１つ増加させて１つ前の手順の操作を行う。
【０００８】
本発明の第３のアンテナは、前記第２のアンテナにおいて、前記手順１，前記手順２および前記手順３に加えて、さらに以下の手順を有することを特徴とするものである。
（手順４）前記要素の次数が所望の次数に達するまで前記手順３の操作を繰り返す。
【０００９】
本発明の第４のアンテナは、前記第１のアンテナにおいて、前記導体が誘電体の表面または内部に存在することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の通信装置は、前記第１のアンテナと、該アンテナに接続された、受信回路およ
び送信回路の少なくとも一方とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアンテナによれば、小型化が可能なアンテナを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例のアンテナを模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すアンテナの模式的な上面図である。
【図３】図１および図２に示したアンテナにおける導体２０の形状を得るための方法を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例のアンテナを模式的に示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態の第３の例のアンテナを模式的に示す上面図である。
【図６】本発明の実施の形態の第４の例の通信装置を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のアンテナならびにそれを用いた通信装置を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態の第１の例）
図１は、本発明の実施の形態の第１の例のアンテナを模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すアンテナの模式的な上面図である。
【００１５】
本例のアンテナは、図１および図２に示すように、誘電体基板１０と、誘電体基板の上面に配置された所定の形状を有する帯状の導体２０とを備えている。また、帯状の導体２０の中央部には一対の端子３０ａ，３０ｂからなる端子部３０が設けられており、この端子部３０が外部回路に接続されてダイポールアンテナとして機能する。
【００１６】
本例のアンテナにおける導体２０は、図２に示すように、４つの略Ｚ型の１次要素４１ａ〜４１ｄによって構成された形状を有している。このような導体２０の形状を得る方法について、図３を用いて説明する。図３は、図１および図２に示した本例のアンテナにおける導体２０の形状を得るための方法を示す模式的な平面図である。
【００１７】
本例のアンテナにおける導体２０が備える形状は、以下の手順の操作で得ることができる。
（手順１）直線状の０次要素４０を等しい長さの４つの１次要素４１ａ〜４１ｄに区分し、両端の１次要素４１ａ，４１ｄとその内側の１次要素４１ｂ，４１ｃとの境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、折り曲げる前の０次要素４０の両端を結ぶ直線と、折り曲げた後の０次要素４０の両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。この操作によって１次形状５１が得られる。
（手順２）１次形状５１に対して、それぞれの１次要素４１ａ〜４１ｄを等しい長さの４つの２次要素に区分し、それぞれの１次要素４１ａ〜４１ｄにおいて、両端の２次要素とその内側の２次要素との境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。すなわち、１次要素４１ａにおいて、両端の２次要素４２ａ，４２ｄとその内側の２次要素４２ｂ，４２ｃとの境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げ、１次要素４１ｂにおいて、両端の２次要素４２ｅ，４２ｈとその内側の２次要素４２ｆ，４２ｇとの境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げ、１次要素４１ｃにおいて、両端の２次要素４２ｉ，４２ｍとその内側の２次要素４２ｊ，４２ｋとの境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げ、１次要素
４１ｄにおいて、両端の２次要素４２ｎ，４２ｓとその内側の２次要素４２ｐ，４２ｑとの境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、隣り合う２次要素同士が重ならないようにするとともに、それぞれの１次要素４１ａ〜４１ｄにおいて、折り曲げる前における両端を結ぶ直線と、折り曲げた後における両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。
【００１８】
このような手順の操作により形成される２次形状５２が、図１および図２に示した本例のアンテナにおける導体２０の形状となる。
【００１９】
ここで、０次要素４０の長さと、１次形状５１の長さと、２次形状５２の長さとは全て等しい。しかしながら、図３のｚ方向の寸法を比較すると、１次形状５１は０次要素４０の２−１／２倍であり、２次形状５２は１次形状５１の２−１／２倍であるため、２次形状５２は０次要素４０の１／２になっている。すなわち、本例のアンテナによれば、０次構成要素４０のような直線状の導体を有する基本的なダイポールアンテナと比較して、長手方向（図のｚ方向）の長さが１／２に短縮された小型のダイポールアンテナを得ることができる。
【００２０】
また、０次要素４０において、一方端４０ｗから他方端４０ｘに電流が流れる場合を考えると、それぞれの１次要素４１ａ〜４１ｄを流れる電流をそれぞれベクトルで表したときの合成ベクトルの向きは、当然の事ながら、一方端４０ｗから他方端４０ｘに向かう向きとなる。
【００２１】
次に、１次形状５１において、一方端５１ｗから他方端５１ｘに電流が流れる場合を考えると、それぞれの１次要素４１ａ〜４１ｄを流れる電流をそれぞれベクトルで表したときの合成ベクトルの向きは、一方端５１ｗから他方端５１ｘに向かう向きに略一致する。
【００２２】
さらに、２次形状５２において、一方端５２ｗから他方端５２ｘに電流が流れる場合を考えると、それぞれの２次要素４２ａ〜４２ｓを流れる電流をそれぞれベクトルで表したときの合成ベクトルの向きは、一方端５２ｗから他方端５２ｘに向かう向きに略一致する。
【００２３】
すなわち、本例のアンテナによれば、導体２０の各部を流れる電流のベクトル和が導体２０の一方端から他方端に向かうベクトルと略同一方向になるため、方向性の設計が容易なアンテナを得ることができる。
【００２４】
このように、本例のアンテナによれば、０次構成要素４０のような直線状の導体を有する基本的なダイポールアンテナと比較して、アンテナ特性が方向性を含めて略等しく、且つ長手方向の長さが１／２に短縮された小型のアンテナを得ることができる。
【００２５】
本例のアンテナにおいて、誘電体基板１０の比誘電率は、例えば２〜２０程度とされる。誘電体基板１０の材質としては、特に限定するものではなく、ガラスエポキシ等の樹脂を使用することも可能であるが、誘電体基板１０を形成する際の精度および製造の容易性の点からは誘電体セラミックスを使用することが望ましい。導体２０は、例えば金，銀，銅およびそれらの合金等の、良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば、３μｍ〜５０μｍ程度とされる。
【００２６】
（実施の形態の第２の例）
図４は、本発明の実施の形態の第２の例のアンテナを模式的に示す上面図である。なお、本例においては、前述した実施の形態の第１の例と異なる部分について説明し、同様の要素には同様の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００２７】
本例のアンテナの導体２０は、図４に示すように、１６個の略Ｚ型の２次要素４２ａ〜４２ｓによって構成された形状を有している。このような導体２０の形状は、前述した実施の形態の第１の例のアンテナの導体２０の形状に対して、前述した手順２の操作において要素の次数を１つ増加させた、次の手順の操作によって得ることができる。
（手順３）図３に示した２次形状５２に対して、それぞれの２次要素４２ａ〜４２ｓを等しい長さの４つの３次要素に区分し、それぞれの２次要素４２ａ〜４２ｓにおいて、両端の３次要素とその内側の３次要素との境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、隣り合う３次要素同士が重ならないようにするとともに、それぞれの２次要素４２ａ〜４２ｓにおいて、折り曲げる前における両端を結ぶ直線と、折り曲げた後における両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。
【００２８】
本例のアンテナによれば、図３の０次構成要素４０のような直線状の導体を有する基本的なダイポールアンテナと比較して、アンテナ特性が方向性を含めて略等しく、且つ長手方向（図のｚ方向）の長さが２−３／２倍に短縮された小型のアンテナを得ることができる。
【００２９】
（実施の形態の第３の例）
図５は、本発明の実施の形態の第３の例のアンテナを模式的に示す上面図である。なお、本例においては、前述した実施の形態の第２の例と異なる部分について説明し、同様の要素には同様の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００３０】
本例のアンテナの導体２０は、図５に示すように、６４個の略Ｚ型の３次要素によって構成された形状を有している。このような導体２０の形状は、前述した実施の形態の第２の例のアンテナの導体２０の形状に対して、前述した手順３の操作において要素の次数を１つ増加させた、次の手順の操作によって得ることができる。
（手順４）（２回目の手順３）図４に示した導体２０に対して、それぞれの３次要素を等しい長さの４つの４次要素に区分し、それぞれの３次要素において、両端の４次要素とその内側の４次要素との境界である２つの境界を、それぞれ角度が９０°になるように、互いに逆向きに折り曲げる。このとき、隣り合う４次要素同士が重ならないようにするとともに、それぞれの３次要素において、折り曲げる前における両端を結ぶ直線と、折り曲げた後における両端を結ぶ直線とが平行になるようにする。
【００３１】
本例のアンテナによれば、図３の０次構成要素４０のような直線状の導体を有する基本的なダイポールアンテナと比較して、アンテナ特性が方向性を含めて略等しく、且つ長手方向（図のｚ方向）の長さが１／４倍に短縮された小型のアンテナを得ることができる。
【００３２】
このように上述した実施の形態の第１〜第３の例のアンテナによれば、図３の０次構成要素４０のような直線状の導体を有する基本的なダイポールアンテナと比較して、アンテナ特性が方向性を含めて略等しく、且つ長手方向（図のｚ方向）の長さが短縮された小型のアンテナを、電磁場シミュレーションを用いることなく容易に得ることができる。
【００３３】
（実施の形態の第４の例）
図６は本発明の実施の形態の第４の例の通信装置を模式的に示すブロック図である。
【００３４】
本例の通信装置は、本発明のアンテナ８１と、アンテナ共用機８２を介してアンテナ８１に接続された受信回路８３および送信回路８４とを備えている。
【００３５】
このような構成を備える本例の通信装置によれば、小型で電気特性が優れた本発明のアンテナ８１を利用して通信信号の送受信を行うことから、小型で電気特性が優れた通信装
置を得ることができる。
【００３６】
（変形例）
本発明は前述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。
【００３７】
例えば、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、上述した手順１〜４の操作によって得られる形状を備える導体２０の中央部を分割し、そこに端子部３０を形成してダイポールアンテナを構成した例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、中央部に設けられた端子部によって分割された２つの直線部を有する基本的なダイポールアンテナにおいて、２つの直線部の両方または片方に対して手順１〜４の操作を加えて小型化したダイポールアンテナとしても構わない。
【００３８】
また、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、ダイポールアンテナを構成した例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、直線状の導体と接地導体とで構成された基本的なモノポールアンテナにおいて、直線状の導体を上述した手順１〜４の操作によって得られる形状に変形して、モノポールアンテナを構成しても構わない。
【００３９】
さらに、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、前述した手順３を２回繰り返して６４個の略Ｚ型の３次要素によって構成された形状までを作成した例を示したが、これに限定されるものではない。要素の次数を１つずつ増加させて前述した手順３をさらに繰り返すことにより、さらに小型の導体２０を備えるアンテナを得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０：誘電体基板
２０：導体
４０：０次要素
４１ａ〜４１ｄ：１次要素
４２ａ〜４２ｓ：２次要素
８１：アンテナ
８３：受信回路
８４：送信回路
【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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