(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化と放射ゲインの増大化を図ったアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置１０は、無線通信モジュール３に接続される第１アンテナ１と、前記第１アンテナに寄生する、無給電の第２アンテナ２とを含む。また、第１アンテナは、無線通信モジュールから給電を受ける給電点を、グランドエレメントに近接する部分に有する第１アンテナエレメントによって構成され、第２アンテナは、グランドエレメントに接続される第２アンテナエレメントによって構成されてもよい。【選択図】図１
2012142793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信モジュールに接続される第１アンテナと、
前記第１アンテナに寄生する、無給電の第２アンテナと
を含むアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１アンテナは、前記無線通信モジュールから給電を受ける給電点を、グランドエレメントに近接する部分に有する第１アンテナエレメントによって構成され、
前記第２アンテナは、前記グランドエレメントに接続される第２アンテナエレメントによって構成される、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１アンテナは、グランドエレメントに形成されるスロットによって構成され、
前記第２アンテナは、前記グランドエレメントに接続される第２アンテナエレメントによって構成される、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントは、それぞれ、互いに略平行に配設される平行部を有する、請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノポール型のアンテナ装置は、アンテナエレメントの長さが使用周波数における波長λの１／４の長さで足りるため、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、オーディオ機器等の小型の電子通信機器におけるデータ通信に利用されている。
【０００３】
大容量通信を行えるアンテナ装置は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．１として規格されている２．４ＧＨｚ帯域のBlue Tooth（登録商標）や、ＩＥＥＥ８０２．１１として規格されている無線ＬＡＮ（Local Area Network）等に用いられている。
【０００４】
近年の情報量の増大に伴い、モノポール型のアンテナ装置においては、小型化と広帯域化を図るために種々の工夫が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０６０３８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１０１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のモノポール型のアンテナ装置は、小型化すると放射ゲインが十分ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、小型化と放射ゲインの増大化を図ったアンテナ装置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】
【０００８】
本発明の一局面のアンテナ装置は、無線通信モジュールに接続される第１アンテナと、前記第１アンテナに寄生する、無給電の第２アンテナとを含む。
【０００９】
また、前記第１アンテナは、前記無線通信モジュールから給電を受ける給電点を、グランドエレメントに近接する部分に有する第１アンテナエレメントによって構成され、前記第２アンテナは、前記グランドエレメントに接続される第２アンテナエレメントによって構成されてもよい。
【００１０】
また、前記第１アンテナは、グランドエレメントに形成されるスロットによって構成され、前記第２アンテナは、前記グランドエレメントに接続される第２アンテナエレメントによって構成されてもよい。
【００１１】
また、前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントは、それぞれ、互いに略平行に配設される平行部を有してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
小型化と放射ゲインの増大化を図ったアンテナ装置を提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１のアンテナ装置の回路構成を示す図である。
【図２】実施の形態１のアンテナ装置１０を示す平面図である。
【図３】実施の形態１のアンテナ装置１０と比較用のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図４】実施の形態１のアンテナ装置１０の変形例を示す平面図である。
【図５】実施の形態２のアンテナ装置を示す平面図である。
【図６】実施の形態２の変形例のアンテナ装置を示す平面図である。
【図７】実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａと比較用のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図８】実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａと比較用のアンテナ装置との指向特性を示す図である。
【図９】実施の形態２のアンテナ装置２０の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１のアンテナ装置の回路構成を示す図である。
【００１６】
実施の形態１のアンテナ装置１０は、アンテナ１、アンテナ２、及び無線通信モジュール３を含むダイポールアンテナ型のアンテナ装置である。
【００１７】
アンテナ１は、無線通信モジュール３に接続されており、無線通信モジュール３から給電を受ける。
【００１８】
アンテナ２は接地されており、アンテナ１の近傍に配置され、無給電でアンテナ１に寄生するアンテナである。
【００１９】
図２は、実施の形態１のアンテナ装置１０を示す平面図である。図２では、図中横方向にＸ軸（右方向を正）をとり、図中縦方向にＹ軸（上方向を正）をとる。
【００２０】
アンテナ装置１０は、アンテナエレメント１１、アンテナエレメント１２、グランドエレメント１３、及び基板１４を含む。
【００２１】
アンテナエレメント１１、アンテナエレメント１２、及びグランドエレメント１３は、基板１４の同一面上に形成される平板状の部材であり、例えば、基板１４の表面に形成された銅箔をパターニングすることによって作製される。基板１４は、例えば、ガラスエポキシ製のＦＲ４基板、又はポリイミド製のフレキシブル基板であればよい。
【００２２】
アンテナエレメント１１は、平面視で逆Ｌ字型であり、グランドエレメント１３に近接する端部に給電点１１Ａを有する。アンテナエレメント１１は、給電点からＹ軸正方向に延伸し、折り曲げ部１１ＢでＸ軸正方向に折り曲げられ、端点１１Ｃまで延伸している。アンテナエレメント１１の給電点１１Ａから端点１１Ｃまでの長さは、例えば、使用周波数における波長λの１／４の長さ（λ／４）に設定すればよい。
【００２３】
アンテナエレメント１２は、平面視で直線状であり、一端１２Ａが略矩形状のグランドエレメント１３の図中左上側の頂点付近に接続され、Ｘ軸正方向に延伸している。
【００２４】
グランドエレメント１３は、平面視で略矩形状であり、アンテナエレメント１２が接続される図２中左上側の部分に、接地点１３Ａを有する。接地点１３Ａは、アンテナエレメント１２の一端１２Ａと同一の位置にある。
【００２５】
アンテナエレメント１２とグランドエレメント１３は、例えば、矩形状の銅箔パターンにスリット１５を形成することによって作製することができる。
【００２６】
アンテナエレメント１１の端部１１Ｃと、アンテナエレメント１２の他端１２Ｂとは、Ｘ軸方向において、グランドエレメント１３の右端の辺１３Ｂと同じ位置に存在する。
【００２７】
アンテナエレメント１１の折り曲げ部１１Ｂ及び端点１１Ｃの間の区間と、アンテナエレメント１２とは、平行である。アンテナエレメント１２は、アンテナエレメント１１に寄生することができる程度にアンテナエレメント１１に近接して配設される。
【００２８】
アンテナ装置１０の寸法は、一例として、アンテナエレメント１の折り曲げ部１１Ｂと端点１１Ｃとの間が１９ｍｍ、給電点１１Ａと折り曲げ部１１Ｂとの間が５ｍｍ、給電点１１Ａと接地点１３Ａとの間が１ｍｍ、スリット１５の（Ｙ軸方向の）幅が１ｍｍ、スリット１５の（Ｘ軸方向の）長さが１８ｍｍ、アンテナエレメント１２の一端１２Ａと他端１２Ｂとの間が１８ｍｍ、グランドエレメント１３のＸ軸方向の長さが１９ｍｍ、Ｙ軸方向の長さが２４ｍｍである。
【００２９】
以上のような図２に示すアンテナ装置１０において、例えば、給電点１１Ａには図示しない同軸ケーブルの芯線が接続され、接地点１３Ａには同軸ケーブルのシールド線が接続される。同軸ケーブルの他端は、図１に示す無線通信モジュール３に接続されており、アンテナエレメント１１が給電を受けるように構成される。
【００３０】
アンテナエレメント１１は無線通信モジュール３（図１参照）から給電を受け、アンテナエレメント１２は無給電であるが、アンテナエレメント１２はアンテナエレメント１１に寄生している。
【００３１】
このため、図２に示すアンテナエレメント１１は、図１に示すアンテナ１として機能し、図２に示すアンテナエレメント１２は、図１に示すアンテナ２として機能する。
【００３２】
従って、図２に示すアンテナ装置１０は、図１に示すような回路構成のバイポーラ型のアンテナ装置１０として機能する。
【００３３】
図３は、実施の形態１のアンテナ装置１０と比較用のアンテナ装置のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）の周波数特性を示す図である。実線は実施の形態１のアンテナ装置１０のＶＳＷＲ特性を示し、破線は比較用のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す。
【００３４】
ここで用いる比較用のアンテナ装置は、スリット１５が形成されていないアンテナ装置である。すなわち、比較用のアンテナ装置は、アンテナエレメント１２は形成されておらず、グランドエレメント１３がアンテナエレメント１２及びスリット１５の部分まで形成されており、アンテナエレメント１１だけがアンテナエレメントとして機能するモノポール型のアンテナ装置である。
【００３５】
図３に示すように、比較用のアンテナ装置では、２．４ＧＨｚでＶＳＷＲが約３．３程度、２．５ＧＨｚでＶＳＷＲが約２．８程度である。
【００３６】
これに対して、実施の形態１のアンテナ装置１０は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚでＶＳＷＲが約２．０であり、２．４５ＧＨｚでは２．０以下の値が得られた。
【００３７】
また、実施の形態１のアンテナ装置１０は、ＶＳＷＲの値が３．０以下となる周波数帯が約２．２５ＧＨｚ〜約２．６８ＧＨｚ程度であり、比較用のアンテナ装置よりも広い範囲で良好なＶＳＷＲの値が得られた。
【００３８】
以上のように、図２に示すアンテナ装置１０は、無給電でアンテナエレメント１１に寄生するアンテナエレメント１２を含むことにより、比較用のモノポール型のアンテナ装置に比べて、放射特性が大幅に改善されたと考えることができる。
【００３９】
また、図２に示すアンテナ装置１０は、スリット１５を形成するだけでアンテナエレメント１２を形成しているため、アンテナ装置１０を小型化することができる。
【００４０】
以上、実施の形態１によれば、小型化と放射ゲインの増大化を図ったアンテナ装置１０を提供することができる。
【００４１】
なお、図４に示すように、整合素子１６、１７をアンテナエレメント１１、１２に挿入してもよい。整合素子１６、１７は、それぞれ、コイル又はコンデンサによって実現することができる。整合素子１６、１７のインダクタンス又は静電容量は、アンテナエレメント１１、１２のマッチングを取るために、適切な値に設定すればよい。整合素子１６、１７を挿入することにより、アンテナエレメント１１、１２の長さを短くすることができ、アンテナ装置１０をさらに小型にすることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２のアンテナ装置を示す平面図である。図５では、図中横方向にＸ軸（右方向を正）をとり、図中縦方向にＹ軸（上方向を正）をとる。
【００４３】
実施の形態２のアンテナ装置２０は、アンテナエレメント２１、アンテナエレメント２２、グランドエレメント２３、及び基板１４を含む。
【００４４】
アンテナエレメント２１、アンテナエレメント２２、及びグランドエレメント２３は、基板１４の同一面上に形成される平板状の部材であり、例えば、基板１４の表面に形成された銅箔をパターニングすることによって作製される。基板１４は、実施の形態２と同様に、例えば、ガラスエポキシ製のＦＲ４基板、又はポリイミド製のフレキシブル基板であればよい。
【００４５】
アンテナエレメント２１は、平面視で直線状のスロットアンテナであり、グランドエレメント２３に直線状の開口を形成することによって形成されている。
【００４６】
アンテナエレメント２１は、一端２１Ａから他端２１Ｂまでの長さが、例えば、使用周波数における波長λの１／２の長さ（λ／２）に設定される。
【００４７】
アンテナエレメント２１は、長手方向に対する一方の側で給電され、他方の側が接地される。以下、給電点を２１Ｃと称し、接地点を２１Ｄと称す。
【００４８】
アンテナエレメント２２は、平面視で逆Ｌ字型であり、一端がグランドエレメント２３に接続される。アンテナエレメント２２は、一端２２ＡからＹ軸正方向に延伸し、折り曲げ部２２ＢでＸ軸正方向に折り曲げられ、端点２２Ｃまで延伸している。アンテナエレメント２２の一端２２Ａから端点２２Ｃまでの長さは、例えば、使用周波数における波長λの１／４の長さ（λ／４）に設定すればよい。
【００４９】
グランドエレメント２３は、平面視で略矩形状であり、接地点２１Ｄによって接地されている。
【００５０】
アンテナエレメント２２の一端２２Ａと、アンテナエレメント２１とは、Ｘ軸方向において、同じ位置に存在する。
【００５１】
アンテナエレメント２２は、アンテナエレメント２１に寄生することができる程度にアンテナエレメント２１に近接して配設される。
【００５２】
以上のような図５に示すアンテナ装置２０において、例えば、給電点２１Ｃには図示しない同軸ケーブルの芯線が接続され、接地点２１Ｄには同軸ケーブルのシールド線が接続される。同軸ケーブルの他端は、図１に示す無線通信モジュール３に接続されており、アンテナエレメント２１が給電を受けるように構成される。
【００５３】
アンテナエレメント２１は無線通信モジュール３（図１参照）から給電を受ける。アンテナエレメント２２は無給電であり、アンテナエレメント２２はアンテナエレメント２１に寄生している。
【００５４】
このため、図５に示すアンテナエレメント２１は、図１に示すアンテナ１として機能し、図５に示すアンテナエレメント２２は、図１に示すアンテナ２として機能する。
【００５５】
従って、図５に示すアンテナ装置２０は、図１に示すような回路構成のバイポーラ型のアンテナ装置１０と同様に機能する。
【００５６】
次に、図６を用いて、実施の形態２の変形例のアンテナ装置について説明する。
【００５７】
図６は、実施の形態２の変形例のアンテナ装置を示す平面図である。
【００５８】
実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａは、スロットアンテナであるアンテナエレメント２１がＬ字型になっている点と、アンテナエレメント２２の一端２２Ａと、アンテナエレメント２１のＹ軸方向に延伸する第１部２１Ｅとは、Ｘ軸方向において、異なる位置に存在している点が図５に示す実施の形態２のアンテナ装置２０と異なる。
【００５９】
アンテナエレメント２１は、一端２１ＡからＹ軸正方向に延伸し、折り曲げ部２１ＦでＸ軸正方向に折れ曲がり、他端２１Ｂまで延伸している。一端２１Ａと折り曲げ部２１Ｆとの間が第１部２１Ｅであり、折り曲げ部２１Ｆと他端２１Ｂとの間が第２部２１Ｇである。アンテナエレメント２１は、第１部２１Ｅと第２部２１Ｇを合わせたＬ字型のスロットアンテナである。
【００６０】
アンテナエレメント２２の一端２１Ａの両脇の部分のグランドエレメント２３には、放射特性を調整するための凹部２３Ａ、２３Ｂが形成されている。
【００６１】
接地点２１Ｄは、アンテナエレメント２２の一端２１Ａとアンテナエレメント２１との間のグランドエレメント２３上に位置する。
【００６２】
給電点２１Ｃは、スロットアンテナであるアンテナエレメント２１を隔てて接地点２１Ｄの反対側に位置する。
【００６３】
このようにアンテナエレメント２１をＬ字型にすれば、アンテナエレメント２２の折り曲げ部２２Ｂと他端２２Ｃとの間の区間と平行な区間（第２部２１Ｇ）を含むことになるため、アンテナエレメント２１とアンテナエレメント２２との結合が強化され、アンテナエレメント２２を効率的に励振することができる。
【００６４】
図７は、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａと比較用のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。実線は実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０ＡのＶＳＷＲ特性を示し、破線は比較用のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す。
【００６５】
ここで用いる比較用のアンテナ装置は、アンテナエレメント２２が形成されていないアンテナ装置である。すなわち、比較用のアンテナ装置は、アンテナエレメント２１だけがアンテナエレメントとして機能するモノポール型のアンテナ装置である。
【００６６】
図７に示すように、比較用のアンテナ装置では、２．４ＧＨｚでＶＳＷＲが約１．９程度、２．５ＧＨｚでＶＳＷＲが約１．７程度である。ＶＳＷＲ特性は幅の狭い特性である。
【００６７】
これに対して、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａは、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚでＶＳＷＲが約１．３〜約１．４であり、２．３５ＧＨｚでは約１．２である。
【００６８】
また、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａは、ＶＳＷＲの値が２．０以下となる周波数帯が約２．２ＧＨｚ〜約２．６５ＧＨｚ程度であり、比較用のアンテナ装置よりも広い範囲で良好なＶＳＷＲの値が得られた。
【００６９】
図８は、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａと比較用のアンテナ装置との指向特性を示す図である。（Ａ１）〜（Ａ３）は、比較用のアンテナ装置の指向特性であり、（Ａ１）は垂直偏波、水平偏波、及び円偏波の合計による指向特性を示し、（Ａ２）、（Ａ３）は、それぞれ、右旋回偏波、左旋回偏波を表す。（Ｂ１）〜（Ｂ３）は、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａの指向特性であり、（Ｂ１）は垂直偏波、水平偏波、及び円偏波の合計による指向特性を示し、（Ｂ２）、（Ｂ３）は、それぞれ、右旋回偏波、左旋回偏波を表す。
【００７０】
（Ａ１）、（Ｂ１）に示すように、垂直偏波、水平偏波、及び円偏波の合計による指向特性は、比較用のアンテナ装置が＋３．５ｄＢ（最大値）で、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａが＋２．７ｄＢ（最大値）であり、比較用のアンテナ装置よりも実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａの方が少し低い値となった。しかしながら、値自体は＋２．７ｄＢ（最大値）と良好な値が得られた。
【００７１】
（Ａ２）、（Ｂ２）に示すように、右旋回偏波は、比較用のアンテナ装置で＋０．８ｄＢ（最大値）で、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａが＋２．７ｄＢ（最大値）であり、比較用のアンテナ装置よりも実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａの方が大幅に高いゲインが得られた。これは、無給電のアンテナエレメント２２を配設したことにより、アンテナ装置２０Ａの放射特性が改善されたためと考えられる。
【００７２】
（Ａ３）、（Ｂ３）に示すように、左旋回偏波は、比較用のアンテナ装置で＋０．８ｄＢ（最大値）で、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａが＋２．７ｄＢ（最大値）であり、比較用のアンテナ装置よりも実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａの方が大幅に高いゲインが得られた。これは、右旋回偏波のゲインが増大したことと同様に、無給電のアンテナエレメント２２を配設したことにより、アンテナ装置２０Ａの放射特性が改善されたためと考えられる。
【００７３】
なお、図７及び図８には、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２０Ａ（図６参照）のＶＳＷＲの周波数特性及び指向特性を示したが、図５に示す実施の形態２のアンテナ装置２０においても、同様のＶＳＷＲの周波数特性及び指向特性を得ることができる。
【００７４】
以上のように、実施の形態２のアンテナ装置２０は、無給電でアンテナエレメント２１に寄生するアンテナエレメント２２を含むことにより、比較用のモノポール型のアンテナ装置に比べて、放射特性が大幅に改善されたと考えることができる。
【００７５】
また、実施の形態２のアンテナ装置２０は、スロットアンテナであるアンテナエレメント２１と、アンテナエレメント２２とを含むため、アンテナ装置２０を小型化することができる。
【００７６】
以上、実施の形態２によれば、小型化と放射ゲインの増大化を図ったアンテナ装置２０を提供することができる。
【００７７】
また、コイル又はコンデンサで実現される整合素子をアンテナエレメント２２に挿入してもよい。整合素子を挿入することにより、アンテナエレメント２２の長さを短くすることができ、アンテナ装置２０をさらに小型にすることができる。
【００７８】
また、図９に示すように、コプレーナラインを形成してアンテナエレメント２１に給電を行うようにしてもよい。図９に示すアンテナ装置２０Ｂは、図６に示すアンテナ装置２０Ａの給電点２１Ｃに接続するコプレーナライン２４を追加したものである。
【００７９】
図９に示すアンテナ装置２０Ｂでは、コプレーナライン２４の右端が給電点２４Ａとなり、給電点２４Ａの近傍の両側に位置するグランドエレメント２３の部分が接地点２３Ｃ、２３Ｄとなる。なお、接地点は、２３Ｃ又は２３Ｄのいずれか一方であってもよい。
【００８０】
以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  アンテナ装置
１  アンテナ
２  アンテナ
３  無線通信モジュール
１１  アンテナエレメント
１１Ａ  給電点
１１Ｂ  折り曲げ部
１１Ｃ  端点
１２  アンテナエレメント
１２Ａ  一端
１２Ｂ  他端
１３  グランドエレメント
１３Ａ  接地点
１３Ｂ  辺
１４  基板
１５  スリット
２０  アンテナ装置
２１  アンテナエレメント
２１Ａ  一端
２１Ｂ  他端
２１Ｃ  給電点
２１Ｄ  接地点
２１Ｅ  第１部
２１Ｆ  折り曲げ部
２１Ｇ  第２部
２２  アンテナエレメント
２２Ａ  一端
２２Ｂ  折り曲げ部
２２Ｃ  端点
２３  グランドエレメント
２３Ａ、２３Ｂ  凹部
２３Ｃ、２３Ｄ  接地点
２４  マイクロストリップライン
２４Ａ  給電点
【図１】
2012142793.tif 000003
【図２】
2012142793.tif 000004
【図３】
2012142793.tif 000005
【図４】
2012142793.tif 000006
【図５】
2012142793.tif 000007
【図６】
2012142793.tif 000008
【図７】
2012142793.tif 000009
【図９】
2012142793.tif 000010
【図８】
2012142793.tif 000011