(57)【要約】      （修正有）【課題】モバイル端末や無線ＬＡＮなどに適したアンテナを提供する。【解決手段】ストリップ導体素子の途中を折り曲げた形状の放射素子１と、長方形状のグランド板２とを同一面に設置する。ここで、前記放射素子１の中心線路長を、使用中心周波数において約λ／４（λ；中心波長）に設定する。前記放射素子１と前記グランド板２の短辺との間に給電点Ｆを位置させ、前記給電点Ｆを、前記グランド板２の短辺の一端を基準として、短辺の長さの１／２付近と短辺の他端との間の範囲内に設置する。【選択図】図１
2009055374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップ導体素子の途中を折り曲げた形状の放射素子と、長方形状のグランド板とを同一面に設置し、
前記放射素子の長さを使用中心周波数において約λ／４（λ；中心波長）に設定し、
前記放射素子と前記グランド板の短辺との間に給電点を位置させ、
前記給電点を、前記グランド板の短辺の一端を基準として、短辺の長さの１／２付近と短辺の他端との間の範囲内に設置したことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記放射素子を１周波数帯動作の角型C構造とした請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記グランド板の外周長を１．１８λ〜１．３１λ（λ：中心波長）の範囲に設定した請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記放射素子をＦ型構造とした請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
２周波数帯動作時の低域周波数帯中心波長をλＬとした場合に、前記グランド板の外周長を０．９５λＬ〜１．０５λＬの範囲に設定した請求項４に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮなどのアンテナとして最適なアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナには、逆Ｌ，逆Ｆ，逆ＦＬ放射素子を備えたものがある。これらの放射素子の高さは低く抑えられている。
【０００３】
アンテナの高さの低減化に関する技術は、例えば、特許文献１，２，３及び非特許文献１，２，３等に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１８８５０６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８５２３８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２２４２号公報
【非特許文献１】「アンテナと電波伝搬」（１３０〜１３１頁）  共立出版
【非特許文献２】「An Inverted FL Antenna for Dual-Frequency Operation」IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 53, NO. 8, AUGUST 2005
【非特許文献３】「グランド板を利用した逆Ｌ型アンテナの広帯域化」  2006年電子情報通信学会通信ソサイティ大会
【０００４】
特許文献１に開示されたアンテナは、プリント基板上に、リアクタンス素子と、給電及び放射用直線状導体パターンとが搭載された構造のものである。特許文献２に開示されたアンテナは、グランド上に、周波数高域用放射導体と、低域用放射導体とを浮かせて配置した構造のものである。特許文献３に開示された板状アンテナは、逆Ｌ型アンテナと電磁界結合されており、無給電素子として動作している。
【０００５】
非特許文献１には、逆Ｌ型モノポールアンテナの基本形が開示されている。また、非特許文献２には、グランド板を利用した２周波数帯動作のアンテナが開示されている。また、非特許文献３には、グランド板を利用した１周波数帯動作のアンテナが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたアンテナは、リアクタンス素子として、コイルなどを用いているため、高さを低く抑えるには限界がある。
【０００７】
特許文献２に開示されたアンテナは、周波数高域用放射導体と、低域用放射導体とを浮かせて配置した構造である。このため、これらの導体をグランド上に支持する必要があり、構造が複雑になるばかりでなく、高さ方向の寸法が増大するという課題がある。
【０００８】
特許文献３に開示されたアンテナは、無給電素子を用いているため、高さ方向での寸法が増大してしまうという課題がある。
【０００９】
非特許文献１には、グランド板が無限大のように記載されている。グランド板が無限の大きさであれば、小型化が要求されているモバイル端末の筐体や無線ＬＡＮの筐体に組み込むことが不可能である。グランド板を有限構造に設定するには、逆Ｌ型アンテナとグランド板との関係を技術的に解析する必要がある。また、非特許文献１では、アンテナ特性を評価することを意図していないので、実用化のためには解決すべき課題が山積している。
【００１０】
非特許文献２に開示された２周波数帯動作のアンテナを検討すると、無給電構造を採用しているため構造が複雑となり、更に改良する余地が残されている。非特許文献３には、グランド板として正方形導体板を用いているが、モバイル端末に組込むには、更なる小型化が要求される。
【００１１】
本発明の目的は、モバイル端末や無線ＬＡＮに適した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】
【００１２】
本アンテナは、ストリップ導体素子の途中を折り曲げた形状の放射素子と、長方形状のグランド板とを同一面に設置し、前記放射素子の長さを使用中心周波数において約λ／４（λ；中心波長）に設定し、前記放射素子と前記グランド板の短辺との間に給電点を位置させ、前記給電点を、前記グランド板の短辺の一端を基準として、短辺の長さの１／２付近と短辺の他端との間の範囲内に設置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によって、モバイル端末や無線ＬＡＮに適したアンテナを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
本発明の実施形態に係るアンテナにおいては、その基本的構成が、図１，図３及び図４に示すように、ストリップ導体素子の途中を折り曲げた形状の放射素子１と、長方形状のグランド板２とから成る。このとき、放射素子１とグランド板２とを同一面に設置している。
【００１６】
また、放射素子１を使用中心周波数において約λ／４（λ：中心波長）の長さに設定している。この場合、放射素子１の長さとは、線路の中央に沿って測った長さ（中心線路長）のことである。約λ／４とは、λ／４を中心にして、その近傍の値を含むことを意味している。
【００１７】
グランド板２を長方形状である有限構造に設定する。給電点Fを、放射素子１とグランド板２の短辺２ａとの間に位置づける。給電点Ｆは、グランド板２の短辺２ａの一端（左端）を基準として、短辺２ａの長さの１／２付近と短辺２ａの他端（右端）との間の範囲にある。この場合、１／２付近とは、１／２を中心にして、その近傍の値を含むことを意味する。
【００１８】
本発明の実施形態では、放射素子１として、１周波数帯動作の角型Ｃ構造、或いは２周波数帯動作のＦ型構造のいずれかを用いている。２周波数帯動作のＦ型構造の放射素子１は、低域周波数帯と高域周波数帯とで動作する。
【００１９】
図１（ａ）に示す放射素子１においては、その一部がグランド板２の短辺２ａと長辺２ｂとに沿って存在し、角型Ｃ構造となっている。図１（ｂ）に示す放射素子１においては、その一部がグランド板２の長辺２ｂに沿って存在し、角型Ｃ構造となっている。
【００２０】
図３及び図４に示す放射素子１においては、その一部がグランド板２の短辺２ａと長辺２ｂとに沿って存在し、Ｆ型構造となっている。
【００２１】
図１，図３及び図４に示す本発明の実施形態に係るアンテナを送信アンテナとして用いた場合の動作を説明する。
【００２２】
角型Ｃ構造放射素子１或いはＦ型構造放射素子１とグランド板２との間に給電を行うと、これらの放射素子１とグランド板２との間に電位差が生じ、放射素子１に電流が流れる。
【００２３】
図１に示す角型Ｃ構造放射素子１では、１つの周波数帯において、電流が放射素子１の全体に流れる。図３及び図４に示すＦ型構造放射素子１では、異なる２つの周波数帯において、給電点Ｆを中心にして左右に異なる電流が分岐して流れる。その際、有限構造のグランド板２の効果により、電流が効率よく図１の角型Ｃ構造放射素子１、図３及び図４のＦ型構造放射素子１に流れる。
【００２４】
電流が図１の角型Ｃ構造放射素子１に流れることにより、角型C構造放射素子１から１つの周波数帯にわたり電磁波が送信される。同様に、電流が図３及び図４のＦ型構造放射素子１に流れることにより、Ｆ型構造放射素子１から、異なる２つの周波数帯にわたり、電磁波が送信される。
【００２５】
次に、図１，図３及び図４に示す本発明の実施形態に係るアンテナを受信アンテナとして用いた場合の動作を説明する。
【００２６】
受信波が図１の角型Ｃ構造放射素子１に到来すると、この受信波によって、電流が角型Ｃ構造放射素子１に流れる。同様に、受信波が図３及び図４のＦ型構造放射素子１に到来すると、電流が図３及び図４のＦ型構造放射素子１に流れる。受信の際、有限構造のグランド板２の効果により、電流が効率よく、図１の角型Ｃ構造放射素子１，図３及び図４のＦ型構造放射素子１に流れる。ただし、角型Ｃ構造放射素子１においては、電流が1つの周波数帯にわたり強く流れる。また、Ｆ型構造放射素子１においては、電流が２つの周波数帯にわたり強く流れる。
【００２７】
以上のように本発明の実施形態においては、放射素子が使用中心周波数において約λ／４の長さを保持できるようにしてあり、グランド板の短辺の一端を基準として、給電点Fが短辺の長さの１／２付近と短辺の他端との間の範囲内に設置されているため、低い定在波比で動作できる。
【００２８】
さらに、放射素子とグランド板とを同一面に設置しているため、アンテナ全体がカード型となり、グランド板上に回路素子を組み込むことが容易にできる。すなわち、本発明の実施形態のアンテンナは、小型化が求められるモバイル端末や無線ＬＡＮ機器への搭載が容易である。
【００２９】
放射素子の一部がグランド板の短辺，長辺に沿って存在しているので、アンテナ占有面積を少なくできることも有利な点である。
（実施形態１）
【００３０】
次に、放射素子を、１つの周波数帯にわたって動作させる（これを1周波数帯動作とよぶ）実施形態１について説明する。
【００３１】
図１（ａ）では、１周波数帯動作の角型Ｃ構造放射素子を用いている。軸部１ａ（長さＬ１の部分）は、グランド板２の短辺２ａ（その長さはＬｘ）の長さの１／２付近にあり、点Ｆから給電される。点Ｆを給電点と呼ぶ。角型Ｃ構造を構成するストリップ導体の一部１ｂ（長さＬ２の部分）はグランド板２の短辺２ａと長辺２ｂ（その長さはＬｙ）とに沿って存在している。給電点Ｆからストリップ導体（その幅をＷとしている）の末端までの中心線路長は、使用中心周波数において、約λ／４の長さを持つ。
【００３２】
図１（ｂ）も同様に１周波数帯動作の角型Ｃ構造放射素子１を用いている。ただし、軸部１ａがグランド板２の短辺２ａの右端にあり、点Ｆから給電される。角型Ｃ構造を構成するストリップ導体の一部１ｂがグランド板２の長辺２ｂに沿って存在している。
【００３３】
以下において、実施形態１に係るアンテナの給電点Ｆの位置、及びグランド板２の有限構造について技術的に吟味する。
【００３４】
地上デジタルテレビ放送の周波数帯が、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの範囲に設定されているので、中心周波数を６２０ＭＨｚ（このときの波長λは４８４ｍｍであり、これを中心波長とよぶ）とした。そして、グランド板２の短辺２ａの一端（図１での一端は左端）を基準として、給電点Ｆを移動するたびに、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにわたり電圧定在波比（ＶＳＷＲ）値を測定した。このとき、その値が６以下であることを条件（基準条件）として給電点Ｆの位置の適否を吟味した。その際、給電点Ｆを図２（ｂ）に示すグランド板２の短辺２ａの一端（左端）に設定した従来の逆Lアンテナと比較した。図２（ａ）においては、横軸に周波数を取り、縦軸にＶＳＷＲ値を取り、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数帯域を両矢印ｆＬ，ｆＨで示している。
【００３５】
図１（ａ）においては、角型Ｃ構造放射素子１の軸部１ａの長さをＬ１＝０．０５λ、ストリップ導体部１ｂ、１ｃの長さを、それぞれＬ２＝０．１５λ、Ｌ３＝０．１０λ、ストリップ導体幅をＷ＝０．０２λに設定した。図１（ｂ）においては、Ｌ１＝０．０５λ、Ｌ２＝０．０７λ、Ｌ３＝０．２０λ、Ｗ＝０．０２λとした。図２（ｂ）に示す従来の逆Ｌアンテナにおいては、Ｌ１＝０．０５λ、Ｌ２＝０．２５λ、Ｗ＝０．０２λとした。これら図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図２（ｂ）においては、Ｌ１が同じ長さとなっている。図１（ａ）、図１（ｂ）においては、角型Ｃ構造放射素子１のストリップ導体の外周長（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）が、それぞれ０．３λ、０．３２λとなっているが、中心線路長でみると、使用中心周波数（６２０ＭＨｚ）において約λ／４となっている。図２（ｂ）においても、ストリップ導体中心線路長は約λ／４となっている。ただし、λは４８４ｍｍを意味する。
【００３６】
図１（ａ），図１（ｂ），図２（ｂ）においては、グランド板２を長方形状に形成し、その長辺２ｂの長さをＬｙ＝０．４１λ、短辺２ａの長さをＬｘ＝０．２１λに設定し、グランド板２の外周長を２Ｌｙ＋２Ｌｘ＝１．２４λに設定した。
【００３７】
比較対象とした図２（ｂ）の場合、図２（ａ）において×を結んだ線が示すように、周波数が４７０ＭＨｚ〜７４７ＭＨｚの範囲でＶＳＷＲ値が６以下になっているが、しかし、７４７ＭＨｚを越えると、基準条件を満たさない。
【００３８】
図１（ａ）は、給電点Ｆの位置をグランド板２の短辺長Ｌｘの１／２付近に設置した例である。図２（ａ）において、○を結んだ線が示すように、周波数が４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの範囲でＶＳＷＲ値が６以下になっている。つまり、基準条件を満たしている。
【００３９】
図１（ｂ）は、給電点Ｆの位置をグランド板２の短辺の右端に設置した例である。図２（ａ）において、●を結んだ線が示すように、周波数が４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの範囲でＶＳＷＲ値が６以下になっている。つまり、基準条件を満たしている。
【００４０】
したがって、実施形態１に関する結論として、給電点Ｆを、図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、グランド板２の短辺２ａの一端を基準として、短辺２ａの長さの１／２付近（図１（ａ））と短辺２ａの他端（右端：（図１（ｂ））との間の範囲に設定すれば良い、ということが得られた。
【００４１】
次に、給電点Ｆを、図１（ｂ）に示すグランド板２の短辺２ａの他端（右端）に設定し、グランド板２の外周長（２Ｌｘ＋２Ｌｙ）を変化させた場合のＶＳＷＲ値を調査し、グランド板２の外周長の範囲を特定した。
【００４２】
調査の結果、グランド板２の外周長が、１．１８λ〜１．３１λ（λ：中心波長）に設定するべきである、との結論を得た。
【００４３】
以上のように本発明の実施形態１によれば、上述した基本的構成による効果を得ることができるばかりでなく、グランド板２の短辺の一端を基準として、給電点Ｆを短辺の長さの１／２付近と短辺他端との間の範囲に設定することにより、地上デジタルテレビ放送を効率良く受信できる。
【００４４】
さらに、グランド板の外周長を１．１８λ〜１．３１λの範囲で有限構造に設定しているため、本アンテナをモバイル端末の小型化された筐体内に容易に組み込むことができる。このとき、有限のグランド板の効果により、角型Ｃ構造放射素子へ効率よく電流を流すことができる。
【００４５】
なお、図１（ａ），図１（ｂ）での角型Ｃ構造放射素子１をミアンダ化した構造として、アンテナを構成してもよい。
（実施形態２）
【００４６】
次に、放射素子１を、無線ＬＡＮに組み込むのに適した２周波数帯動作として構成した例を実施形態２として説明する。ここに、２周波数帯動作とは、異なる２つの周波数帯でアンテナを動作させることを意味する。
【００４７】
図３では、２周波数帯動作のＦ型構造放射素子１を用いている。図３のＦ型構造放射素子１では、軸部１ａ（その長さはＬ１）がグランド板２の短辺２ａ（その長さはＬｘ）の長さの１／２付近にあり、点Ｆから給電されている。点Ｆを給電点とよぶ。ストリップ導体（その幅をＷとしている）の一部１ｂがグランド板２の短辺２ａに沿って、更に導体の一部１ｃ（その長さはＬ４）が長辺２ｂ（その長さはＬｙ）に沿って存在している。
【００４８】
同様に、図４も２周波数帯動作のＦ型構造放射素子１を用いている。この場合、軸部１ａがグランド板２の短辺２ａの右端にあり、点Ｆから給電されている。点Ｆを給電点とよぶ。ストリップ導体の一部１ｂがグランド板２の短辺２ａに沿って、更に導体の一部１ｃが長辺２ｂに沿って存在している。
【００４９】
実施形態２に係るアンテナにおいて、給電点Ｆの最適な位置について検討を加え、さらに、グランド板２の有限構造について技術的な吟味をした。
【００５０】
無線ＬＡＮの周波数帯が、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚとの２周波数帯として設定されているので、２．４５ＧＨｚ（このときの波長λLは１２２ｍｍである）と５．２ＧＨｚ（このときの波長λHは５８ｍｍである）を、それぞれの周波数帯の中心周波数とする。そして、グランド板２の短辺２ａの一端（図の左端）を基準として、給電点Ｆを移動するたびに、ＶＳＷＲ値を測定した。このとき、その値が３以下であることを条件（２周波数条件）として給電点Ｆの位置の適否を検討した。図５においては、横軸に周波数を取り、縦軸にＶＳＷＲ値を取っている。
【００５１】
図３において、２周波数帯動作に関する低域周波数帯及び高域周波数帯の両方で動作する軸部１ａの長さをＬ１＝５ ｍｍとした。主として高域周波数帯で動作する導体の外周長をＬ１＋Ｌ２＝１５ｍｍ、また、主として低域周波数帯で動作する導体の外周長をＬ１＋Ｌ３＋Ｌ４＝３０ ｍｍとした。放射素子１のストリップ線幅をＷ＝２ｍｍに設定した。図４において、２周波数帯動作に関する低域周波数帯及び高域周波数帯の両方で動作する軸部１ａの長さをＬ１＝５ ｍｍとした。主として高域周波数帯で動作する導体の外周長をＬ１＋Ｌ２＝１５ｍｍ、また、主として低域周波数帯で動作する導体の外周長をＬ１＋Ｌ３＋Ｌ４＝３０ ｍｍとした。放射素子１のストリップ線幅をＷ＝２ｍｍに設定した。外周長Ｌ１＋Ｌ２、外周長Ｌ１＋Ｌ３＋Ｌ４は図３、図４とも同じになっている。低域中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、外周長Ｌ１＋Ｌ３＋Ｌ４は約λL／４になっている。ただし、λL =１２２ mm。高域中心周波数５．２ＧＨｚにおいても、外周長Ｌ１＋Ｌ２は約λH／４になっている。ただし、λH=５８ mm。ストリップ幅Ｗが狭いので、中心線路長も二つの周波数帯において波長の約４分の１となっている。
【００５２】
図３及び図４においては、グランド板２を長方形状に形成し、その長辺２ｂの長さをＬｙ＝４０ｍｍ、短辺２ａの長さをＬｘ＝２０ ｍｍに設定し、グランド板２の外周長を２Ｌｙ＋２Ｌｘ＝１２０ｍｍに設定した。そして、図３及び図４に示すように、給電点Ｆの位置をグランド板２の短辺２ａに沿って変化させた。
【００５３】
図３では、給電点Ｆをグランド板２の短辺２ａの長さの１／２付近に設定している。
【００５４】
図３では、図５において実線が示すように、２．４５ＧＨｚの周りと、５．２ＧＨｚの周りとで、ＶＳＷＲ値が３以下になっている。すなわち、２周波数基準を満たし、無線ＬＡＮで使用される２周波数帯域で動作していることが証明できた。
【００５５】
図４では、図５において点線が示すように、２．４５ＧＨｚの周りと、５．２ＧＨｚの周りとで、ＶＳＷＲ値が３以下になっている。すなわち、２周波数基準を満たし、無線ＬＡＮで使用される２周波数帯域で動作していることが証明できた。
【００５６】
以上の検討結果から、給電点Ｆの範囲は、グランド板２の短辺２ａの一端（図の左端）を基準として、短辺２ａの長さの１／２付近と短辺２ａの他端（図の右端）との間の範囲に設定すればよい、との結論を得た。
【００５７】
次に、給電点Ｆを、図４に示すグランド板２の短辺２ａの他端（図の右端）に設定し、グランド板２の外周長（２Ｌｙ＋２Ｌｘ）を変化させた場合のＶＳＷＲ値を調査し、グランド板２の外周長の範囲を特定した。
【００５８】
調査の結果、低域周波数帯の中心波長をλＬ（λＬ=１２２mm）とした場合、グランド板２の外周長（２Ｌｘ＋２Ｌｙ）を０．９５λＬ〜１．０５λＬの範囲に設定すればよい、との結論を得た。
【００５９】
なお、本実施形態１および２では、それぞれ、地上デジタル受信および無線ＬＡＮに適応したが、波長を変更するだけで、携帯電話などの他のモバイル端末に本実施形態１および２を適応させることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明により、モバイル端末や無線ＬＡＮなどに組み込むことが可能なアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係るアンテナであって、給電点をグランド板短辺の長さの１／２付近に設定した例を示す平面図、（ｂ）は、本発明の実施形態１に係るアンテナであって、給電点をグランド板短辺の他端に設定した例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、実施形態１において、給電点を変化させて測定したＶＳＷＲ値と周波数との関係を示す特性図である。（ｂ）は従来の逆Ｌアンテナの構造図を示している。
【図３】本発明の実施形態２に係るアンテナであって、給電点をグランド板短辺の長さの１／２付近に設定した例を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係るアンテナであって、給電点をグランド板短辺の末端に設定した例を示す平面図である。
【図５】実施形態２において、給電点を変化させて測定したＶＳＷＲ値と周波数との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  放射素子（角型Ｃ構造放射素子，Ｆ型構造放射素子）
２  グランド板
Ｆ  給電点
【図１】
2009055374.tif 000003
【図２】
2009055374.tif 000004
【図３】
2009055374.tif 000005
【図４】
2009055374.tif 000006
【図５】
2009055374.tif 000007