(57)【要約】      （修正有）【課題】性能の劣化を抑えつつ小型化されたアンテナを提供する。【解決手段】アンテナ１は、基板１１と素子部材１２とを備えている。基板１１の表面Ａには、導体パターンからなる接地パターン１１１および給電パターン１１２が設けられている。素子部材１２は、折れ曲がった板金からなり、基板１１上に配置されている。素子部材１２は、立上り部１２１と、並行部１２２と、戻り部１２３とを備えている。立上り部１２１は、給電パターン１１２から基板１１に対して立ち上がっている。並行部１２２は、立上り部１２１の先端から折れ曲がって基板１１の表面に板面を向けて表面Ａに並行して延びている。戻り部１２３は、並行部１２２から折れ曲がって基板１１の表面Ａまで戻る。基板１１は、表面Ａに、戻り部１２３に接してさらに延びる、接地パターン１１１および給電パターン１１２とは別の導体パターンからなる延長パターン１１３を備えている。【選択図】図１
2013016879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に導体パターンからなる接地パターンおよび給電パターンが設けられた基板と、
前記基板上に配置された、折れ曲がった板金からなる素子部材とを備え、
前記素子部材が、
前記給電パターンから前記基板に対して立ち上がる立上り部と、
前記立上り部の先端から折れ曲がって前記基板の表面に板面を向けて該表面に並行して延びた並行部と、
前記並行部から折れ曲がって前記基板の表面まで戻る戻り部とを備え、
前記基板が、前記表面に、前記戻り部に接して該戻り部からさらに延びる、前記接地パターンおよび前記給電パターンとは別の導体パターンからなる延長パターンを備えたことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記素子部材が、前記立上り部の途中から折れ曲がり、前記並行部と略垂直の板面をなして前記表面に並行して延びた、垂直面並行部を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナには、電子機器内に設置されるタイプのものがある。このようなタイプのアンテナには、小型化・薄型化が求められている。例えば、特許文献１には、グランドプレーンに立設する直立エレメントと、折り返しエレメントとを有するアンテナ装置の原理が示されている。また、具体的な構造として、例えば特許文献２には、チップアンテナを有するアンテナ装置が示されている。チップアンテナは、誘電体基体と誘電体基体上に配置された放射電極を有する。また、特許文献３には、板状の金属を加工して形成された放射板からなるアンテナが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４４６６８号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／１３４７０１号パンフレット
【特許文献３】特開２０１０−２５９０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アンテナには、特性の劣化を抑えつつ、更なる小型化が求められている。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決し、性能の劣化を抑えつつ小型化したアンテナを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明のアンテナは、表面に導体パターンからなる接地パターンおよび給電パターンが設けられた基板と、
上記基板上に配置された、折れ曲がった板金からなる素子部材とを備え、
上記素子部材が、
上記給電パターンから上記基板に対して立ち上がる立上り部と、
上記立上り部の先端から折れ曲がって上記基板の表面に板面を向けてこの表面に並行して延びた並行部と、
上記並行部から折れ曲がって上記基板の表面まで戻る戻り部とを備え、
上記基板が、上記表面に、上記戻り部に接してこの戻り部からさらに延びる、上記接地パターンおよび上記給電パターンとは別の導体パターンからなる延長パターンを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明のアンテナでは、給電パターンに接続したアンテナ素子が、素子部材の板金からなる立上り部、並行部および戻り部に加え、基板表面の導体パターンからなる延長パターンによって構成される。素子部材による立体構造によって放射性能の劣化が抑えられ、しかも、アンテナ素子の先端部分が、基板表面の導体パターンで形成されることによって、立体部分の容積が縮小し、全体として小型化する。
【０００８】
ここで、上記本発明のアンテナにおいて、上記素子部材が、上記立上り部の途中から折れ曲がり、上記並行部と略垂直の板面をなして上記表面に並行して延びた、垂直面並行部を備えたものが好ましい。
【０００９】
垂直面並行部は、上記の立上り部、並行部、戻り部、および延長パターンからなるアンテナ素子とは異なる第２のアンテナ素子として機能する。垂直面並行部は、立上り部の途中から折れ曲がって延び、並行部と基板表面の間の領域に配置される。このため、この領域の空間が有効に利用される。また、垂直面並行部が並行部に対し略垂直の板面をなすことで、垂直面並行部と並行部との間における干渉が抑えられる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、特性の劣化を抑えつつ小型化したアンテナが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のアンテナの一実施形態を示す第１の斜視図である。
【図２】本発明のアンテナの一実施形態を示す第２の斜視図である。
【図３】本発明のアンテナの一実施形態を示す第３の斜視図である。
【図４】本発明のアンテナの一実施形態を示す第４の斜視図である。
【図５】図１〜４に示すアンテナの基板を示す斜視図である。
【図６】図１〜４に示すアンテナの素子部材を示す第１の斜視図である。
【図７】図１〜４に示すアンテナの素子部材を示す第２の斜視図である。
【図８】図１〜４に示すアンテナの素子部材を示す第３の斜視図である。
【図９】実施例の構成を示す平面図である。
【図１０】図９に示すアンテナの測定結果を示すグラフである。
【図１１】図９に示すアンテナの周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１〜４は、本発明のアンテナの一実施形態を示す斜視図である。図１〜４には、アンテナ１を互いに異なる角度から見た外観が示されている。
【００１４】
図１〜４に示すアンテナ１は、３つの周波数帯域で電波を送受信するためのマルチバンドアンテナである。アンテナ１は、第１共振周波数を含む帯域、第１共振周波数より高い第２共振周波数を含む帯域、および、第２共振周波数より高い第３共振周波数を含む帯域で動作する。第１の共振周波数、第２の共振周波数、および第３共振周波数は、例えば無線ＬＡＮを想定した場合、それぞれ約２．５ＧＨｚ、約５．２ＧＨｚ、および約５．８ＧＨｚである。アンテナ１は、広帯域における送受信機能を有している。例えば、第２の共振周波数および第３共振周波数は、無線ＬＡＮにおける５ＧＨｚ帯をカバーする。
【００１５】
アンテナ１は、基板１１と、基板１１上に配置された素子部材１２とを備えている。
【００１６】
基板１１は、平板状の基板本体１１０と、基板本体１１０の表面に設けられた導体パターン１１１，１１２，１１３を有している。導体パターン１１１，１１２，１１３は、接地パターン１１１、給電パターン１１２、および延長パターン１１３である。
【００１７】
［基板］
図５は、図１〜４に示すアンテナの基板を示す斜視図である。図５には、図１に示す姿勢のアンテナ１から、素子部材１２を取り除いた状態が示されている。図５も参照して基板１１について説明する。
【００１８】
基板本体１１０は、絶縁材料（誘電材料）からなる板状の部材である。本実施形態の基板本体１１０は矩形状である。接地パターン１１１、給電パターン１１２、および延長パターン１１３は、基板本体１１０の表裏面のうちの一方の面Ａに設けられている。この一方の面Ａが、本発明にいう表面に対応する。以降の説明でも、この一方の面Ａを表面Ａと称する。
【００１９】
接地パターン１１１は、基板本体１１０の、表面Ａ側の平面視において、素子部材１２よりも大きい面積を有している。接地パターン１１１は、基板本体１１０の表面Ａの半分以上を占める。給電パターン１１２は、接地パターン１１１の近傍に配置されている。接地パターン１１１のうち、給電パターン１１２に近接した部分と、給電パターン１１２とには、図示しない送受信装置からの一対の電線が接続され、電力が供給される。なお、給電パターン１１２については、電力供給のため延長された構成も採用可能である。
【００２０】
延長パターン１１３は、接地パターン１１１に対し、給電パターン１１２を挟んだ反対側に設けられている。延長パターン１１３は、矩形の枠状である。
【００２１】
接地パターン１１１、給電パターン１１２、および延長パターン１１３は、例えば、基板本体１１０表面に形成された金属層をエッチングすることによって、基板本体１１０と一体に形成される。
【００２２】
素子部材１２は、基板１１の、接地パターン１１１、給電パターン１１２、および延長パターン１１３に半田接続されている。ただし、接続手段は半田に限られず、例えば導電性の接着剤も採用可能である。
【００２３】
［素子部材］
図６〜８は、図１〜４に示すアンテナの素子部材を示す斜視図である。図６〜８には、素子部材１２を互いに異なる角度から見た外観が示されている。図１〜４および図６〜８を参照して基板１１について説明する。
【００２４】
素子部材１２は、折れ曲がった板金で形成されている。より詳細には、素子部材１２は、導電性の金属板を打抜き加工および折曲げ加工することによって形成されている。素子部材１２は、外形が概略直方体状となっており、板状の各部が直方体の面に沿うように設けられている。
【００２５】
素子部材１２は、立上り部１２１、並行部１２２、戻り部１２３、垂直面並行部１２４、および接地部１２５を備えている。立上り部１２１、並行部１２２、戻り部１２３、垂直面並行部１２４、および接地部１２５は、いずれも板状であり、互いに連続している。
【００２６】
立上り部１２１は、給電パターン１１２から基板１１に対して略垂直に立ち上がった壁状の部分である。
【００２７】
並行部１２２は、立上り部１２１の先端から略垂直に折れ曲がって延びた部分である。並行部１２２は、基板１１の表面Ａに板面を向けて、表面Ａに並行して延びる。並行部１２２は、立上り部１２１に続く第１の延伸部１２２ａと、基板１１の表面Ａに板面を向けたまま、第１の延伸部１２２ａの先から略垂直に曲がって延びた第２の延伸部１２２ｂとを有する。
【００２８】
戻り部１２３は、立上り部１２１から延びた並行部１２２の先端付近から略垂直に折れ曲がって基板１１の表面Ａまで戻る部分である。戻り部１２３は、より詳細には、第２の延伸部１２２ｂにおける先端付近から折れ曲がって延びる壁状の部分である。基板１１の延長パターン１１３は、戻り部１２３の基板１１と接する位置に設けられている。より詳細には、戻り部１２３は、枠状の延長パターン１１３のうち、接地パターン１１１から最も離れた部分に接する。つまり、延長パターン１１３は、戻り部１２３から、接地パターン１１１に向かってさらに延びている。
【００２９】
垂直面並行部１２４は、立上り部１２１の途中から折れ曲がり、並行部１２２と略垂直の板面をなして表面Ａに並行して延びている。垂直面並行部１２４は、並行部１２２と、基板１１の表面Ａとの間の領域に配置されている。より詳細には、垂直面並行部１２４は、並行部１２２の縁と並行している。垂直面並行部１２４の先端部分は、並行部１２２の第２の延伸部１２２ｂが第１の延伸部１２２ａの先から垂直に曲がる形状に沿って、略垂直に折れ曲がっている。
【００３０】
接地部１２５は、並行部１２２の、立上り部１２１との境近傍から分岐して延びている。接地部１２５は、基板１１の表面Ａに板面を向けてＵ字状に曲がって延びたＵ字部１２５ａと、Ｕ字部１２５ａの先から略垂直に折れ曲がって基板１１の表面Ａまで戻る接地戻り部１２５ｂとを有する。並行部１２２と、接地部１２５のＵ字部１２５ａとは、基板１１の表面Ａから同じ高さにある。また、並行部１２２の第１の延伸部１２２ａと第２の延伸部１２２ｂは直角の角をなしている。接地部１２５のＵ字部１２５ａは、第１の延伸部１２２ａと第２の延伸部１２２ｂによる角の内側に配置されている。
【００３１】
立上り部１２１の下端部分、つまり、基板１１と接する部分は、略垂直に折れ曲がり基板１１に板面を向けた接続固定部１２１ｃが設けられている。戻り部１２３の下端部分にも、略垂直に折れ曲がり基板１１に板面を向けた接続固定部１２３ｃが設けられている。また、接地部１２５の接地戻り部１２５ａの下端部分にも、略垂直に折れ曲がり基板１１に板面を向けた接続固定部１２５ｃが設けられている。これら３つの接続固定部１２１ｃ，１２３ｃ，１２５ｃが基板１１の給電パターン１１２、延長パターン１１３、および接地パターン１１１にそれぞれ半田接続されることで、素子部材１２が基板１１に強固に固定される。素子部材１２が基板１１に３点で固定されるので機械的な強度が高い。
【００３２】
［アンテナの機能］
図１〜４に示すアンテナ１において、接地パターン１１１から、接地部１２５、並行部１２２、戻り部１２３を経て、基板１１の延長パターン１１３の先端（枠状の延長パターン１１３における、戻り部１２３とは反対側の地点）に至る距離は、アンテナ１の第１の共振周波数の波長の１／４の長さを有する。したがって、アンテナ１では、第１の共振周波数に対し、接地部１２５、並行部１２２、戻り部１２３、および延長パターン１１３を素子本体とし、立上り部１２１を給電素子とする逆Ｆ型アンテナが形成される。
【００３３】
また、接地パターン１１１から、接地部１２５、立上り部１２１を経て、垂直面並行部１２４先端に至る距離は、アンテナ１の第２の共振周波数の波長の１／４の長さを有する。したがって、アンテナ１では、第２の共振周波数に対し、接地部１２５、立上り部１２１、および垂直面並行部１２４を素子本体とし、立上り部１２１の一部を給電素子とする逆Ｆ型アンテナが形成される。
【００３４】
また、給電パターン１１２から、立上り部１２１および接地部１２５を経て、接地パターン１１１に至る距離は、アンテナ１の第３の共振周波数の波長の１／４の長さを有する。したがって、アンテナ１では、第３の共振周波数に対し、立上り部１２１および接地部１２５を素子本体とする、折り返しモノポールアンテナが形成される。
【００３５】
したがって、アンテナ１は、第１共振周波数を含む帯域、第２共振周波数を含む帯域、および第３共振周波数を含む帯域の３つの周波数帯域で電波を送受信するためのマルチバンドアンテナとして機能する。
【００３６】
本実施形態のアンテナ１は、素子本体に、基板１１に略垂直に立ち上がる部分、すなわち立上り部１２１、戻り部１２３、および、接地部１２５の接地戻り部１２５ｂが含まれている。また、並行部１２２、垂直面並行部１２４および接地部１２５は、基板１１から浮いた状態に配置されている。このため、素子本体がすべて共通の平面上に配置された場合に比べ、放射される電波の偏波の方向が分散する。また、アンテナ１の周囲の空間において、素子部材１２に対し基板１１を挟んで反対側の空間も含めた広い範囲に放射がなされる。
【００３７】
また、本実施形態のアンテナ１は、第１の共振周波数に対し素子本体として機能する部分のうち、接地部１２５、立上り部１２１、並行部１２２、および戻り部１２３が板金からなり、延長パターン１１３が基板１１の表面Ａに設けられた導体パターンからなる。このため、素子本体として機能する部分をすべて板金で形成した場合に比べ、基板１１から離れて（浮いて）延びる部分の長さが短い。したがって、アンテナ１の全体の容積が小さい。また、延長パターン１１３は、戻り部１２３と接する位置から、接地パターン１１１に向かって広がっている。このため、基板１１の表面Ａの領域のうち、この基板１１から浮いた並行部１２２および接地部１２５の直下に当たる領域が有効に利用される。したがって、アンテナ１が小型化する。
【００３８】
また、本実施形態のアンテナ１では、垂直面並行部１２４が、並行部１２２と基板１１との間の領域に配置されている。したがって、アンテナ１全体の容積や面積を増加させることなく、第２の共振周波数に対応するアンテナ素子が追加されている。また、垂直面並行部１２４が、並行部１２２と略垂直の板面をなすことで、垂直面並行部１２４と並行部１２２との間における干渉が抑えられる。
【００３９】
また、本実施形態のアンテナ１では、延長パターン１１３は矩形の枠状に形成されている。このため、垂直面並行部１２４と近接して延びた辺の太さと、その対辺に当たる部分の太さとが、設計段階で調整しやすい。したがって、垂直面並行部１２４に流れる第２の共振周波数の電流による、延長パターン１１３への電磁誘導の影響を、設計で最小限に調整することが容易である。
【００４０】
［実施例］
上述した実施形態に基づくアンテナを作成し、特性を測定した。アンテナ１の各素子の寸法は、第１の共振周波数、第２の共振周波数、および第３共振周波数が、それぞれ約２．５ＧＨｚ、約５．２ＧＨｚ、および約５．８ＧＨｚになる寸法とした。作成したアンテナ１を、電子機器の例として液晶テレビの液晶パネルを想定した金属板の裏面に装着した。
【００４１】
また、比較例として、基板の導体パターンのみで、アンテナ１と同じ寸法の素子を形成した平面型のアンテナを作成した。比較例のアンテナも、実施例のアンテナ１と同様に、金属板の裏面に装着した。
【００４２】
図９は、実施例の構成を示す平面図である。図９には、例えば液晶テレビの液晶パネルを想定した場合に、液晶テレビの上から見た配置が示されている。図９のパート（Ａ）には、基板１１および素子部材１２を有する本実施形態のアンテナ１が、絶縁性のスペーサ４を介して金属板３に取り付けられた状態が示されている。パート（Ｂ）には、比較例である平面型のアンテナ５がスペーサ６を介して金属板３に取り付けられた状態が示されている。
【００４３】
ここで、アンテナ１，５は、例えば液晶テレビを想定した場合に、液晶パネルの背面に配置されることとなる。矢印Ｆは、液晶テレビすなわち電子機器の正面を表している。金属板３は、液晶パネルを想定して厚さ１３ｍｍとしている。また、アンテナ１，５は、電子機器の筐体内に配置されると想定し、実施例および比較例共に、金属板３から８．２ｍｍまでの空間に配置することとした。この配置条件の下で放射特性をできる限り良好にするため、アンテナ１，５を金属板３からできる限り離すようにスペーサ４，６を形成した。
【００４４】
図９に示す２つのアンテナ１，５について、アンテナ１，５を含む水平面における各方向について、電界の強度を測定した。
【００４５】
図１０は、図９に示すアンテナの測定結果を示すグラフである。図１０のパート（Ａ）には、図９のパート（Ａ）に示す実施例の測定結果が示されている。図１０のパート（Ｂ）には、図９のパート（Ｂ）に示す比較例の測定結果が示されている。
【００４６】
測定結果は、アンテナ１，５（図９参照）を含む水平面における各方向についての、電界の強度（単位は［ｄＢ］）である。周波数は２．５ＧＨｚである。図１０にも、図９に対応し、正面を表す矢印Ｆが示されている。グラフには、水平偏波成分Ｈ、垂直偏波成分Ｖ、および、水平偏波成分Ｈと垂直偏波成分Ｖとの和（Ｈ＋Ｖ）の３つの電界の強度が示されている。
【００４７】
例えば、水平偏波成分Ｈと垂直偏波成分Ｖとの和（Ｈ＋Ｖ）の電界を比較すると、パート（Ａ）に示す実施例の電界は、全方向において、パート（Ｂ）に示す実施例の電界よりも大きい。特に、矢印Ｆで示す前方、すなわち、アンテナ１に対し金属板３を挟んだ反対側の多くの領域において５［ｄＢ］よりも大きい。
【００４８】
図１１は、図９に示すアンテナの周波数特性を示すグラフである。図１１には、図９に示す実施例のアンテナ１、および比較例のアンテナ５の双方の周波数特性が示されている。図１１のグラフに示すように、実施例のアンテナナ１の特性は、２．５ＧＨｚの領域を含むすべての通信領域において、比較例のアンテナ５よりも良好である。
【００４９】
なお、上述した実施形態には、本発明にいうアンテナの例として、３つの共振周波数を有するアンテナ１が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、本発明にいるアンテナは、１つまたは２つの共振周波数を有するものであってもよく、また、４つ以上の共振周波数を有するものであってもよい。
【００５０】
また、アンテナの共振周波数は、約２．５ＧＨｚ、約５．２ＧＨｚ、および約５．８ＧＨｚと異なる周波数であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１    アンテナ
１１    基板
１１１    接地パターン
１１２    給電パターン
１１３    延長パターン
１２    素子部材
１２１    立上り部
１２２    並行部
１２３    戻り部
１２４    垂直面並行部
１２５    接地部
【図１】
2013016879.tif 000003
【図２】
2013016879.tif 000004
【図３】
2013016879.tif 000005
【図４】
2013016879.tif 000006
【図５】
2013016879.tif 000007
【図６】
2013016879.tif 000008
【図７】
2013016879.tif 000009
【図８】
2013016879.tif 000010
【図９】
2013016879.tif 000011
【図１０】
2013016879.tif 000012
【図１１】
2013016879.tif 000013