(57)【要約】【課題】容易に広帯域化が図れるアンテナ装置を提供する。【解決手段】両端が短絡された所定間隔の平行線路を有する折り返しダイポールアンテナの２つの素子１０ａ，１０ｂ夫々の素子先端部１００を垂直方向と水平方向に折り曲げたアンテナ装置であり、これを構成する素子１０ａ，１０ｂのうち、隣接する３素子１０１〜１０３から構成されるコの字形状の平行となる両端２素子１０１，１０３の１つを導体面１０４とすることにより設けられたスロット１０５と、高周波電源４０に接続された給電端子２０と、グランド５０に接続された接地端子３０と、給電端子２０もしくは接地端子３０の対向側に位置する素子１０６と給電端子２０もしくは接地端子３０との間に設けられたリアクタンス素子６０とを備える。リアクタンス素子６０による新たな共振経路を形成することができ、容易により広帯域化が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が短絡された所定間隔の平行線路を有する折り返しダイポールアンテナの、２つの素子先端部を垂直方向と水平方向に折り曲げたアンテナ装置であって、
前記アンテナ装置を構成する素子のうち、隣接する３素子から構成されるコの字形状の平行となる両端２素子の少なくとも１つを導体面とすることにより設けられたスロットと、
前記アンテナ装置を構成する素子のうち、隣接する３素子から構成されるコの字形状の中央素子の少なくとも１つに設けられた導体面と、
高周波電源に接続された給電端子と、
グランドに接続された接地端子と、
前記給電端子もしくは前記接地端子の対向側に位置する素子と前記給電端子もしくは前記接地端子との間に設けられたリアクタンス素子と、
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記給電端子から前記接地端子への導体長が第１周波数の２分の１波長の長さを有し、
前記給電端子もしくは前記接地端子から前記導体面の周囲を経由したコの字形状の中央素子の先端までの導体長が第２周波数の４分の１波長の長さを有し、
前記給電端子もしくは前記接地端子から前記導体面の最短距離を経由したコの字形状の中央素子の先端までの導体長が第３周波数の４分の１波長の長さを有し、
前記給電端子もしくは前記接地端子から前記リアクタンス素子を経由したコの字形状の中央素子の先端までの導体長が第４周波数の４分の１波長の長さを有する請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記リアクタンス素子として、前記対向側に位置する素子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記接地端子に平行に面し、前記容量結合素子と前記接地端子とが容量的に結合する請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記リアクタンス素子として、前記対向側に位置する素子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記給電端子に平行に面し、前記容量結合素子と前記給電端子とが容量的に結合する請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記リアクタンス素子として、前記接地端子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記対向側に位置する素子に平行に面し、前記容量結合素子と前記対向側に位置する素子とが容量的に結合する請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記リアクタンス素子として、前記給電端子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記対向側に位置する素子に平行に面し、前記容量結合素子と前記対向側に位置する素子とが容量的に結合する請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記対向側に位置する素子と前記容量結合素子との間にリアクタンス成分を有するチップ部品を設けた請求項３又は請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記対向側に位置する素子と前記容量結合素子との間において、前記容量結合素子に所定の周波数以外の任意の周波数を遮断する遮断回路を設けた請求項３、請求項４及び請求項７のいずれか一項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、携帯電話等の携帯無線端末に用いられるアンテナ装置に関し、１．５ＧＨｚ帯を含む複数の周波数帯での使用に好適なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の携帯無線機端末においては、各種アプリケーションの増大による高機能化が要求されている。また、将来的にサービスされるＬＴＥ（Long Term Evolution、携帯電話の通信規格）システムの高性能化を図るために周波数帯の増加が見込まれ、それに伴い無線端末用アンテナの更なる多周波帯化が求められる。特に１．５ＧＨｚ帯においては、日本国内におけるＬＴＥ運用の有力な周波数として検討されており、１．５ＧＨｚ帯を含む複数の周波数帯に対応したアンテナの開発が急務となっている。
【０００３】
今までに提案されている複数の周波数帯に対応したアンテナとして、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。特許文献１には、ラジエータを、接地プレートからある距離離すとともに、接地プレートに略平行に配置し、その端ゾーンの一方で、接地プレートに導電接続するようにし、第１（より低い）共振周波数において、ラジエータと接地プレートの接続点で最小電圧が生じ、ラジエータの自由端の領域で第１最大電圧が生じ、他より高い共振周波数で、最小電圧と第２最大電圧が、それぞれラジエータの前述した端で生じ、ラジエータの自由端の領域がラジエータの他端に容量結合され、ラジエータは２つの周波数範囲での使用が可能となるアンテナ構成が記載されている。また、特許文献２には、折り返し形状のアンテナに上下平板素子を追加して広帯域化を図ったアンテナ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−００９５３９号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／０３１２２９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナ構成は、アンテナ方式がモノポールアンテナであるため、広帯域化の効果が乏しいという課題がある。また、特許文献２に記載されたアンテナ装置は、広帯域な周波数特性を確保できるアンテナ構成ではあるものの、マルチバンド化した場合における広帯域化が困難であるという課題がある。
【０００６】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、容易に広帯域化が図れる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】
【０００７】
本発明のアンテナ装置は、両端が短絡された所定間隔の平行線路を有する折り返しダイポールアンテナの、２つの素子先端部を垂直方向と水平方向に折り曲げたアンテナ装置であって、前記アンテナ装置を構成する素子のうち、隣接する３素子から構成されるコの字形状の平行となる両端２素子の少なくとも１つを導体面とすることにより設けられたスロットと、前記アンテナ装置を構成する素子のうち、隣接する３素子から構成されるコの字形状の中央素子の少なくとも１つに設けられた導体面と、高周波電源に接続された給電端子と、グランドに接続された接地端子と、前記給電端子もしくは前記接地端子の対向側に位置する素子と前記給電端子もしくは前記接地端子との間に設けられたリアクタンス素子と、を備えた。
【０００８】
上記構成によれば、高周波電源に接続された給電端子もしくはグランドに接続された接地端子の対向側に位置する素子と給電端子もしくは接地端子との間に設けたリアクタンス素子によって新たな共振経路が形成されるので、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子を有しないアンテナ装置と比べて、容易により広帯域化が図れる。しかも、リアクタンス素子を金属片で実現できるので、安価に広帯域化を実現できる。
【０００９】
上記構成において、前記給電端子から前記接地端子への導体長が第１周波数の２分の１波長の長さを有し、前記給電端子もしくは前記接地端子から前記導体面の周囲を経由したコの字形状の中央素子の先端までの導体長が第２周波数の４分の１波長の長さを有し、前記給電端子もしくは前記接地端子から前記導体面の最短距離を経由したコの字形状の中央素子の先端までの導体長が第３周波数の４分の１波長の長さを有し、前記給電端子もしくは前記接地端子から前記リアクタンス素子を経由したコの字形状の中央素子の先端までの導体長が第４周波数の４分の１波長の長さを有する。
【００１０】
上記構成によれば、第１周波数から第３周波数のそれぞれにおいて共振するとともに、リアクタンス素子を設けたことで第４周波数においても共振するので、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子を有しないアンテナ装置と比べて、より広帯域化が図れる。
【００１１】
上記構成において、前記リアクタンス素子として、前記対向側に位置する素子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記接地端子に平行に面し、前記容量結合素子と前記接地端子とが容量的に結合する。
【００１２】
上記構成によれば、リアクタンス素子としての容量結合素子を接地端子の対向側に位置する素子に設け、接地端子と容量的に結合させるようにしたので、第４周波数においても共振する共振経路を形成でき、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子を有しないアンテナ装置と比べて、より広帯域化が図れる。
【００１３】
上記構成において、前記リアクタンス素子として、前記対向側に位置する素子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記給電端子に平行に面し、前記容量結合素子と前記給電端子とが容量的に結合する。
【００１４】
上記構成によれば、リアクタンス素子としての容量結合素子を給電端子の対向側に位置する素子に設け、給電端子と容量的に結合させるようにしたので、第４周波数においても共振する共振経路を形成でき、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子を有しないアンテナ装置と比べて、より広帯域化が図れる。
【００１５】
上記構成において、前記リアクタンス素子として、前記接地端子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記対向側に位置する素子に平行に面し、前記容量結合素子と前記対向側に位置する素子とが容量的に結合する。
【００１６】
上記構成によれば、リアクタンス素子としての容量結合素子を接地端子に設け、接地端子の対向側に位置する素子と容量的に結合させるようにしたので、第４周波数においても共振する共振経路を形成でき、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子を有しないアンテナ装置と比べて、より広帯域化が図れる。
【００１７】
上記構成において、前記リアクタンス素子として、前記給電端子より容量結合素子を設け、前記容量結合素子は前記対向側に位置する素子に平行に面し、前記容量結合素子と前記対向側に位置する素子とが容量的に結合する。
【００１８】
上記構成によれば、リアクタンス素子としての容量結合素子を給電端子に設け、給電端子の対向側に位置する素子と容量的に結合させるようにしたので、第４周波数においても共振する共振経路を形成でき、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子を有しないアンテナ装置と比べて、より広帯域化が図れる。
【００１９】
上記構成において、前記対向側に位置する素子と前記容量結合素子との間にリアクタンス成分を有するチップ部品を設けた。
【００２０】
上記構成によれば、給電端子もしくは接地端子の対向側に位置する素子と容量結合素子との間にリアクタンス成分を有するチップ部品を設けたので、共振周波数の調整が可能となる。
【００２１】
上記構成において、前記対向側に位置する素子と前記容量結合素子との間において、前記容量結合素子に所定の周波数以外の任意の周波数を遮断する遮断回路を設けた。
【００２２】
上記構成によれば、給電端子もしくは接地端子の対向側に位置する素子と容量結合素子との間において、容量結合素子に所定の周波数以外の任意の周波数を遮断する遮断回路を設けたので、任意の周波数の所定の周波数への干渉を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高周波電源に接続された給電端子もしくはグランドに接続された接地端子の対向側に位置する素子と給電端子もしくは接地端子との間にリアクタンス素子を設けたので、新たな共振経路を形成でき、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子を有しないアンテナ装置と比べて、容易により広帯域化が図れる。しかも、リアクタンス素子は金属片で実現できるので、コストアップを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図
【図２】図１のアンテナ装置による広帯域化のＶＳＷＲ特性を示す図
【図３】図１のアンテナ装置における共振モードを示す図
【図４】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図
【図８】本発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図
【図９】本発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置１は、両端が短絡された所定間隔の平行線路を有する折り返しダイポールアンテナの２つの素子１０ａ，１０ｂそれぞれの素子先端部１００を垂直方向と水平方向に折り曲げたものである。そして、このアンテナ装置１は、これを構成する素子１０ａのうち、隣接する３素子１０１，１０２，１０３から構成されるコの字形状の平行となる両端２素子１０１，１０３の１つを導体面１０４とすることにより設けられたスロット１０５と、同じく素子１０ｂのうち、隣接する３素子１０１，１０２，１０３から構成されるコの字形状の平行となる両端２素子１０１，１０３の１つを導体面１０４とすることにより設けられたスロット１０５と、前述した２つの導体面１０４と、高周波電源４０に接続された平板状の給電端子２０と、グランド５０に接続された平板状の接地端子３０と、接地端子３０の対向側に位置する素子１０６と接地端子３０との間に設けられたリアクタンス素子６０とを備えている。
【００２７】
このアンテナ装置１は、給電端子２０から接地端子３０への導体長が第１周波数ｆ１の２分の１波長の長さを有する。また、給電端子２０もしくは接地端子３０から導体面１０４の周囲を経由したコの字形状の中央素子１０２の先端までの導体長が第２周波数ｆ２の４分の１波長の長さを有する。また、給電端子２０もしくは接地端子３０から導体面１０４の最短距離を経由したコの字形状の中央素子１０２の先端までの導体長が第３周波数ｆ３の４分の１波長の長さを有する。また、給電端子２０もしくは接地端子３０からリアクタンス素子６０を経由したコの字形状の中央素子１０２の先端までの導体長が第４周波数ｆ４の４分の１波長の長さを有する。
【００２８】
リアクタンス素子６０は、略Ｌの字形状に形成した金属片を用いた容量結合素子であり、その一端が接地端子３０の対向側に位置する素子１０６に接続され、他端側が接地端子３０に平行に面するように対向配置されていて、接地端子３０と接地端子３０の対向側に位置する素子１０６とを容量結合している。このようにしてリアクタンス素子６０を設けることで、「接地端子３０」→「リアクタンス素子６０」→「素子１０６」の新たな電流経路が発生し、アンテナの電気長が長くなる。すなわち、広帯域化が図れる。また、電気長が長くなるもののアンテナの物理的な形状には変化がないことから、実質的にアンテナの小型化が図れる。
【００２９】
このように、本実施の形態のアンテナ装置１は上述した各導体長を採るので、ｆ１〜ｆ４の４つの共振モードが得られる。しかも、ｆ４の共振モードはリアクタンス素子６０を設けたことで得られるものであり、このようなリアクタンス素子６０を有しないアンテナ装置よりも、より広帯域化を図ることができる。
【００３０】
ここで、図２は、本実施の形態のアンテナ装置１による広帯域化のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）特性を示す図であり、ｆ１〜ｆ４のそれぞれの周波数においてＶＳＷＲ値が最低になっている。
【００３１】
また、図３は、上記４つの共振モードを示す図であり、（ａ）はｆ１共振モード、（ｂ）はｆ２共振モード、（ｃ）はｆ３共振モード、（ｄ）はｆ４共振モードである。これらの図において破線矢印は高周波電流の流れる経路を示している。
【００３２】
このように本実施の形態のアンテナ装置１によれば、グランド５０に接続された接地端子３０の対向側に位置する素子１０６と接地端子３０との間にリアクタンス素子６０を設けたので、新たな共振経路を形成することができ、同様のアンテナ構成でリアクタンス素子６０を有しないアンテナ装置と比べて、容易により広帯域化が図れる。しかも、リアクタンス素子６０は金属片で実現できるので、コストアップを最小限に抑えることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、導体面１０４を素子１０１から中央素子１０２に亘って連続して設けたが、素子１０１と中央素子１０２のそれぞれに設けるようにしてもよい。すなわち、一体的に設けるのではなく、部分的に設けるようにしても構わない。
【００３４】
また、本実施の形態では、導体面１０４を素子１０１側に設けたが、素子１０３側に設けてもよいし、素子１０１と素子１０３の双方に設けてもよい。但し、素子１０１と素子１０３の双方に設ける場合、互いの導体面１０４が接触しなように、スロット１０５を必ず確保する。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置２は、リアクタンス素子６０を、給電端子２０の対向側に位置する素子１０６と給電端子２０との間に設けたものであり、その他の構成は前述した実施の形態１のアンテナ装置１と同様である。上述したようにリアクタンス素子６０は、略Ｌの字形状に形成した金属片を用いた容量結合素子である。このリアクタンス素子６０の一端が給電端子２０の対向側に位置する素子１０６に接続され、他端側が給電端子２０に平行に面するように対向配置されて、給電端子２０と給電端子２０の対向側に位置する素子１０６とを容量結合させる。この実施の形態のアンテナ装置２においても実施の形態１のアンテナ装置１と同様に広帯域化が図れる。
【００３６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置３は、平板状のリアクタンス素子６１を接地端子３０側に設けたものであり、その他の構成は前述した実施の形態１のアンテナ装置１と同様である。リアクタンス素子６１は、その一端側が接地端子３０に接続され、他端側が接地端子３０の対向側に位置する素子１０６に平行に面するように対向配置されて、接地端子３０と接地端子３０の対向側に位置する素子１０６とを容量結合させる。この実施の形態のアンテナ装置３においても実施の形態１のアンテナ装置１と同様に広帯域化が図れる。
【００３７】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置４は、平板状のリアクタンス素子６１を給電端子２０側に設けたものであり、その他の構成は前述した実施の形態２のアンテナ装置２と同様である。リアクタンス素子６１は、その一端側が給電端子２０に接続され、他端側が給電端子２０の対向側に位置する素子１０６に平行に面するように対向配置されて、給電端子２０と給電端子２０の対向側に位置する素子１０６とを容量結合させる。この実施の形態のアンテナ装置４においても実施の形態１のアンテナ装置１と同様に広帯域化が図れる。
【００３８】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置５は、平板状のリアクタンス素子６１を前述した実施の形態１のアンテナ装置１と同様に接地端子３０側に設けたものであるが、リアクタンス素子６１の他に、接地端子３０の対向側に位置する素子１０６とリアクタンス素子６１との間にリアクタンス成分を有するチップ部品７０を更に設けたものである。このリアクタンス成分を有するチップ部品７０を設けることで、共振周波数の調整が可能となる。
【００３９】
（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置６は、前述した実施の形態５のアンテナ装置５と同様に接地端子３０側にリアクタンス素子６１を設けたものであるが、リアクタンス素子６１の他に、接地端子３０の対向側に位置する素子１０６とリアクタンス素子６１との間に、ｆ４の周波数以外のｆ１〜ｆ３の周波数を遮断するフィルタ回路等から構成される遮断回路８０を更に設けたものである。この遮断回路８０を設けることで、ｆ１〜ｆ３の周波数のｆ４の周波数への干渉を抑制することができる。
【００４０】
（実施の形態７）
図９は、本発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置７は、前述した実施の形態５のアンテナ装置５が有するチップ部品７０と実施の形態６のアンテナ装置６が有する遮断回路８０の双方を有し、これらが接地端子３０の対向側に位置する素子１０６とリアクタンス素子６１との間に設けられたものである。チップ部品７０を有することで共振周波数の調整が可能であり、また遮断回路８０を有することでｆ１〜ｆ３の周波数のｆ４の周波数への干渉を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、容易に広帯域化かつ小型化が図れるといった効果を有し、将来的にサービスされるＬＴＥシステムの携帯電話等への適用が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１〜７  アンテナ装置
１０ａ，１０ｂ，１０１，１０２，１０３  素子
２０  給電端子
３０  接地端子
４０  高周波電源
５０  グランド
６０，６１  リアクタンス素子
７０  チップ部品
８０  遮断回路
１００  素子先端部
１０４  導体面
１０５  スロット
【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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