(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状の線状導体を有するインダクタンス部と容量成分を有するキャパシタンス部とが電気的に並列に接続された共振部が、導通状態で電気的に直列に複数接続されてなるアンテナ本体を有したアンテナであって、
複数の前記共振部は、これらの周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合ってそれぞれ略同じ並列共振周波数である規準共振周波数で共振するように構成され、
前記アンテナ本体は、直列に複数接続された前記共振部の一端が給電を行う給電線に接続されると共に他端が接地されるアース部に接続されており、該アース部と協働することにより前記共振部が結合されて前記規準共振周波数と異なる共振周波数を少なくとも一つ有するように構成され、
該一の共振周波数が電波の送信あるいは受信に用いられる使用中心周波数とされていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記使用中心周波数は、前記規準共振周波数より高い周波数とされていることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナであって、
前記使用中心周波数が前記規準共振周波数の２倍よりも大きい値となるように構成されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナであって、
前記アンテナ本体の給電される側と反対の側の一端と、接地されたアース部との間に、容量値を決定することにより前記アンテナ本体に前記使用中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部が電気的に直列に接続されてなることを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、
前記アンテナ本体の前記インダクタンス部は、軸線を中心とした螺旋状もしくは螺旋に近似し得る角形状をなす導体からなるコイル部を有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載のアンテナにおいて、
前記コイル部の前記軸線が同一直線状に揃えられていることを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナにおいて、
前記導体の前記軸線を一周する部分の少なくとも一つは、前記軸線に対して傾斜した平面内に略含まれていることを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、前記アンテナ本体の前記キャパシタンス部は、間隙を介して対向配置された一対の平面導体からなるコンデンサー部を有し、
前記コイル部の一端と前記一対の平面導体の一方とが導通状態であると共に前記コイル部の他端と前記一対の平面導体の他方とが導通状態であることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、
前記共振部は、導通状態で二つ直列に接続されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載のアンテナを備え、前記使用中心周波数で電波を送信あるいは受信することを特徴とする電波送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波を送受信する各種通信機器を含め、電波の送受信機能を有する各種機器に組み込む小形のアンテナとして特に好適に使用することができるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電波を送受信する各種通信機器を含め、電波の送受信機能を有する各種機器の需要の高まりによって、数百ＭＨｚから数十ＧＨｚの周波数帯域で使用されるアンテナがますます多く用いられるようになってきている。移動体通信、次世代交通システム、自動検札等に用いられる非接触カード等に多く用いられることは言うまでもなく、また、インターネット家電の無線によるコードレス化、企業内無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等、長尺で煩雑なケーブルを用いずに無線によってデータの授受を行う方法が用いられつつあり、この方面でも広汎な用途が見込まれている。さらに、各種端末からの無線によるデータの送受信にも用いられ、水道・ガス、その他安全管理に必要な情報を電波でやりとりするテレメトリング、金融端末のＰＯＳシステム等の普及に対しても需要は高まりつつある。この他にも、衛星放送受信機のポータブル化といったテレビ等の家庭電器製品、また、自動販売機への応用等、その使用範囲は極めて広いものとなってきている。
上述したような電波の送受信機能を有する各種機器に用いるアンテナは、これまでのところ、機器のケースに付設される伸縮自在のモノポールアンテナが主流である。また、ケースの外部に短く突き出しているヘリカルアンテナも知られている。
ところが、モノポールアンテナの場合、使用のたびに長く引き伸ばす必要があるため操作が面倒であり、さらに、引き伸ばしたアンテナの部分が壊れやすいといった欠点を有していた。また、ヘリカルアンテナの場合、空芯コイルからなるアンテナ本体が樹脂等のカバー材によって保護されているため外形が大きくなりがちであり、ケースの外に固定すると全体の体裁が良くないという問題が避けられなかった。しかしながら、単にアンテナを小形にするだけでは、利得も同時に下がり、電波送受信系の回路が大形化したり、電力の消費が著しくバッテリーが大きいものにならざるを得ず、結局、機器全体の小形化が図れないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような共振回路により構成されるアンテナでは、共振部を一つ設けるだけでは充分な利得が得られないため、複数の共振部を組み合わせて全体で一つのアンテナを構成する必要がある。しかしながら、それぞれの共振部の利得を高くすると周波数特性曲線の共振の幅が狭くなり、複数の共振部を一つの周波数で同相で共振させることができなくなるといった問題があった。逆に、一つの周波数で全ての共振部を略同相で振動させるために共振の幅を広く取ると、Ｑ値が小さくなって充分な利得が得られないといった問題があった。
とりわけ、アンテナを小形にすると、インダクタンス値やキャパシタンス値に生じる誤差が大きくなりやすく、共振の幅が殆ど重なり合わないほど個々の共振周波数が異なったものになり易い。個々の共振部において充分な利得を得、さらにこれら複数の共振部をある一つの周波数のもとで同相で振動させるのは現実には困難である。そして、仮に充分な精度のもとに生産を行うことができたとしても、生産性は著しく低下せざるを得ず、この問題を解決する新たな技術の開発が望まれていた。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、高い利得を得ることのできる小形のアンテナを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナは、コイル状の線状導体を有するインダクタンス部と容量成分を有するキャパシタンス部とが電気的に並列に接続された共振部が、導通状態で電気的に直列に複数接続されてなるアンテナ本体を有したアンテナであって、複数の前記共振部は、これらの周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合ってそれぞれ略同じ並列共振周波数である規準共振周波数で共振するように構成され、前記アンテナ本体は、直列に複数接続された前記共振部の一端が給電を行う給電線に接続されると共に他端が接地されるアース部に接続されており、該アース部と協働することにより前記共振部が結合されて前記規準共振周波数と異なる共振周波数を少なくとも一つ有するように構成され、該一の共振周波数が電波の送信あるいは受信に用いられる使用中心周波数とされていることを特徴とする。
【０００６】
このとき、前記使用中心周波数は、前記規準共振周波数より高い周波数とされていることが好ましい。
【０００７】
とりわけ、前記使用中心周波数が前記規準共振周波数の２倍よりも大きい値となるように構成されていることが好ましい。
【０００８】
したがって、本発明は、前記アンテナ本体の給電される側と反対の側の一端と、接地されたアース部との間に、容量値を決定することにより前記アンテナ本体に前記使用中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部が電気的に直列に接続されてなることが好ましい。
【００１０】
とりわけ、前記アース部は、前記アンテナ本体の一端から前記アンテナ本体に給電する給電線のアース側に電気的に接続されていることが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、アンテナ本体が、共振部の固有の規準共振周波数と異なる共振周波数で共振するように構成されることで、規準共振周波数と異なる上記共振周波数を電波の送受信に用いる中心周波数に選ぶことができ、共振部からエネルギーを解放する上で都合が良い。というのも、規準共振周波数をそのまま中心周波数として選ぶと、並列共振系とされた共振部の内部に、アンテナ本体に流れる電流にＱ値が掛け合わされた量の電流が流れるような一種のエネルギーの貯留部が形成され、電磁波のエネルギーの授受が滞ると考えられるからである。したがって、中心周波数を規準共振周波数と異なるものにすることにより、インダクタンス部に並列に挿入されたキャパシタンス部からエネルギーが速やかに解放されるようになり、アンテナの利得が増加する。
この観点から言えば、共振部が共振する規準共振周波数は、電波を送受信するための中心周波数より高くても低くても良いのであるが、規準共振周波数は、中心周波数よりも低い側とされていることが好ましい。というのも、規準共振周波数を低くすれば、インダクタンス部のインダクタンス値、及びキャパシタンス部のキャパシタンス値が大きい値に選ばれるため、利得が増加するからである。換言すれば、周波数の低い側に共振するようにインダクタンス部、キャパシタンス部の寸法を選んでおくと、周波数の高い中心周波数における短い波長の電磁波に対して、例えば、コイル部の開口面積などが相対的に増加するといった効果を見込むことができ、利得を増加させる上で望ましいと考えられるからである。
このため、中心周波数が規準共振周波数よりも大きい値、特に、２倍よりも大きい値となるような構成としたことにより、さらに共振部の位相が合わせ易くなるとともに、高い利得を得ることが可能となる。
なお、アンテナ本体全体の共振周波数を決定する上で、中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部をアンテナ本体に直列に接続して、この周波数調整キャパシタンス部の他端を、接地されたアース部に接続することが好ましい。アンテナ本体は、そもそも、アース部等とも協働して、全体として、共振部の共振する規準共振周波数と異なる共振周波数で振動するようになるが、この周波数調整キャパシタンス部によって、全体の共振周波数を使用する所望の中心周波数に調整することが可能となる。通常のヘリカルアンテナの場合、ヘリカルアンテナの螺旋状の本体とアースされた地板との間に浮遊容量が形成され、それゆえ、利得が周囲の影響を受け易いものであるが、この周波数調整キャパシタンス部は、所定の固定値を有しているから、周囲の環境といった不安定な要因を排除することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記アンテナ本体の前記インダクタンス部は、軸線を中心とした螺旋状もしくは螺旋に近似し得る角形状をなす導体からなるコイル部を有していることを特徴とする。
【００１３】
このとき、前記コイル部の前記軸線が同一直線状に揃えられていることが好ましい。
【００１４】
また、前記導体の前記軸線を一周する部分の少なくとも一つは、前記軸線に対して傾斜した平面内に略含まれていることが好ましい。
また、前記アンテナ本体の前記キャパシタンス部は、間隙をあけて対向配置された一対の平面導体からなるコンデンサー部を有し、前記コイル部の一端と前記一対の平面導体の一方とが導通状態であると共に前記コイル部の他端と前記一対の平面導体の他方とが導通状態であることが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明は、前記共振部は、導通状態で二つ直列に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
このような構成としたことにより、アンテナの利得を増加させることができる。というのも、共振部は、三つ以上直列に接続されていてもよいが、二つの共振部が接続される場合に比べて利得が低くなり易いからである。
【００１７】
本発明の他の態様は、上記記載のアンテナを備え、前記使用中心周波数で電波を送信あるいは受信することを特徴とする。
【００１８】
このとき、前記アンテナ本体の給電される側と反対の側の一端と、前記アース部との間に、前記中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部が装荷されていることが好ましい。
【００１９】
とりわけ、前記中心周波数は、前記規準共振周波数より高い周波数とされ、とくに、前記中心周波数が前記規準共振周波数の２倍よりも大きい値となるように構成されていることが好ましい。
【００２０】
また、前記アース部は、前記アンテナ本体の一端から前記アンテナ本体に給電する給電線のアース側に電気的に接続されていてもよい。
【００２１】
本発明のさらに他の態様は、インダクタンス部とキャパシタンス部とが電気的に並列に接続された複数の共振部と、複数の前記共振部が電気的に直列に接続されたアンテナ本体とを備えてなるアンテナであって、複数の前記共振部は、これらの周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合ってそれぞれ略同じ規準共振周波数で共振するように構成され、前記アンテナ本体は、前記共振部が結合されて前記規準共振周波数よりも高い共振周波数を少なくとも一つ有するように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、例えば、共振部を構成するインダクタンス部のインダクタンス値を大きく、また、キャパシタンス部のキャパシタンス値を小さくして周波数特性曲線の共振の幅を広くするので、どの共振部の共振の幅にも含まれるような周波数領域が存在するようになり、周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合う。共振部は、周波数特性曲線が重なる周波数領域内の各々の規準共振周波数に近い一の周波数において、それぞれ略同相で振動する。このため、これらの共振部を電気的に直列に接続すると、アンテナ本体は、それぞれの共振部が結合して規準共振周波数に対応する共振周波数を有するとともに、規準共振周波数よりも高い周波数領域にも共振周波数を有するようになる。たしかに、それぞれの共振部の振動の位相を揃えるために規準共振周波数の共振の幅を広くし、Ｑ値も低くしたが、低周波側から見た高周波側のＱ値が高くなるので、高周波領域での共振周波数では充分な利得を得ることができる。
こうして、複数の共振部が低周波側の共振周波数で同相で振動するように構成し、高周波側の共振周波数で高い利得を得ることができる。
【００２３】
この態様において、前記アンテナ本体の前記規準共振周波数よりも高い前記共振周波数が電波の送信あるいは受信に用いられる中心周波数とされていることが好ましい。
【００２４】
このような構成としたことにより、共振部の規準共振周波数よりも高いアンテナ本体の高周波側の共振周波数において電波が送受信される。このため、低周波側の共振周波数における利得よりも高い利得を得ることができる。
【００２５】
本発明は、一の使用中心周波数で電波を送信あるいは受信する送受信アンテナを有する電波送受信装置であって、前記送受信アンテナとして、上記の態様のいずれかに記載のアンテナを用い、前記使用中心周波数が、前記中心周波数とされていることを特徴とする。
【００２６】
このような構成としたことにより、送受信アンテナが小形で高利得となり、電波送受信装置の全体寸法を小さくすることができる。
【００２７】
また、本発明は、給電線により一端から給電されるとともに、前記給電線のアース側が接地されるアース部と協働して電波を送信あるいは受信するアンテナ本体であって、前記アンテナ本体は、インダクタンス部とキャパシタンス部とが電気的に並列に接続された共振部が、電気的に直列に複数接続されてなり、複数の前記共振部は、これらの周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合ってそれぞれ略同じ規準共振周波数で共振するように構成され、これらの共振部が結合されて前記規準共振周波数と異なる共振周波数を少なくとも一つ有して、この共振周波数が電波の送信あるいは受信に用いられる中心周波数とされるように構成されていることを特徴とする。
【００２８】
このとき、前記中心周波数は、前記規準共振周波数より高い周波数とされていることが好ましい。
【００２９】
また、本発明は、インダクタンス部とキャパシタンス部とを電気的に並列に接続し、周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合ってそれぞれ略同じ規準共振周波数で共振する複数の共振部を作製する共振部作製工程と、複数の前記共振部を電気的に直列に接続して前記規準共振周波数より高い共振周波数を少なくとも一つ有するアンテナ本体を作製するアンテナ本体作製工程と、前記アンテナ本体に周波数調整キャパシタンス部を電気的に直列に接続して前記共振周波数を調整し、前記規準共振周波数より高い前記共振周波数の一つを電波の送信あるいは受信に用いられる中心周波数に一致させる周波数調整工程とを有していることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるアンテナを図面に基づき説明する。
【００３２】
〔第一の実施形態〕
図１〜４に、本発明に係るアンテナの第一の実施形態を示す。図において、アンテナＡは、共振部作製工程により、インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１とキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２とが電気的に並列に接続されて構成された二つの共振部Ｅ１，Ｅ２と、アンテナ本体作製工程により、共振部Ｅ１，Ｅ２が電気的に直列に接続されて構成されたアンテナ本体Ｂとを備えている。図４は、これらの接続を等価回路で示したものである。
共振部Ｅ１の一端であって、共振部Ｅ２に接続されていない側の一端Ｐ１は、共振部Ｅ１，Ｅ２に給電する給電口３に接続されている。この給電口３には、アンテナＡの入力インピーダンスと整合するインピーダンス整合部４が外部接続されている（図４参照）。
さらに、共振部Ｅ２の一端であって、共振部Ｅ１に接続されていない側の一端Ｐ３には、周波数調整キャパシタンス部５が直列に接続され、この周波数調整キャパシタンス部５の他端が接地されている（図４参照）。
【００３３】
インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１は、それぞれコイル部１０ａ，１０ｂを有している。
コイル部１０ａは、軸線Ｌ１を中心とした螺旋に近似し得る四角形状をなす導体からなり、この導体は、図３に示すように、基板１０（第一の基板）の平行に対置する面１０ａ（第一の面）及び面１０ｂ（第二の面）にそれぞれ形成された長さ５ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚さ略０．０１ｍｍの銀からなる導体パターン１１ａ，１１ａ・・・（第一の導体パターン）及び導体パターン１２ａ，１２ａ・・・（第二の導体パターン）と、基板１０を厚さ方向に貫くスルーホールに充填された金属導体によって導体パターン１１ａ，１１ａ・・・，導体パターン１２ａ，１２ａ・・・を電気的に接続する長さ１．５ｍｍのコイル導体部１３ａ，１３ａ・・・とを備えている。
コイル部１０ｂは、軸線Ｌ２を中心とした螺旋に近似し得る四角形状をなす導体からなり、この導体は、基板１０（第一の基板）の平行に対置する面１０ａ（第一の面）及び面１０ｂ（第二の面）にそれぞれ形成された長さ５ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚さ略０．０１ｍｍの銀からなる導体パターン１１ｂ，１１ｂ・・・（第一の導体パターン）及び導体パターン１２ｂ，１２ｂ・・・（第二の導体パターン）と、基板１０を厚さ方向に貫くスルーホールに充填された金属、導電性樹脂等の導体によって導体パターン１１ｂ，１１ｂ・・・，導体パターン１２ｂ，１２ｂ・・・を電気的に接続する長さ１．５ｍｍのコイル導体部１３ｂ，１３ｂ・・・とを備えている。
コイル部１０ａ，１０ｂを構成する導体は、それぞれ軸線Ｌ１，Ｌ２を中心として同一方向（本実施例では右ネジ方向）に螺旋状に巻回（本実施例においては５ターン）されて構成されている。
これらのコイル部１０ａ，１０ｂは、接続点Ｐ２においてそれぞれ軸線Ｌ１，Ｌ２が略同一直線上に揃えられるようにして接続され、アンテナ本体Ｂの外形寸法が全長約２６ｍｍ、幅約５ｍｍとなっている。なお、本実施形態に係るインダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１は、周波数１ＭＨｚにおいて、６９ｎＨを有している。
さらに、図２に示すように、コイル部１０ａ，１０ｂの軸線Ｌ１，Ｌ２に垂直な上面の方向から見て、開口部１４ａ，１４ａ、及び導体パターン１２ａ，１２ａ・・・が軸線Ｌ１と角度α１をなし、開口部１４ｂ，１４ｂ、及び導体パターン１１ｂ，１１ｂ ・・・が軸線Ｌ２と角度α２をなし、これらの角度α１と角度α２とが異なる値を有し、開口部１４ａと開口部１４ｂとが略直交して角度γをなすように構成されている。結果として、それぞれのコイル部１０ａ，１０ｂにおいて、コイル部１０ａ，１０ｂに流れる電流が作る磁場の向きが、接続点Ｐ２付近の領域で角度を有して交差するようになっている。なお、この角度γは、４５°〜１３５°、望ましくは６０°〜１２０°の範囲にあれば、巻回角度を同一のものとする場合に比較して有為に利得を増加させることができる。
コイル部１０ａは、導体パターン１１ａの中点を始点として、導体パターン１１ａ、コイル導体部１３ａ、導体パターン１２ａ、コイル導体部１３ａ、導体パターン１１ａの順に軸線Ｌ１の回りを一周し、導体パターン１１ａの中点を終点として終端するターン部１５ａ（軸線の回りを一周する部分）が軸線Ｌ１方向に連接されて形成された導体からなり、角度α１とは、ここでは、このターン部１５ａが軸線Ｌ１となす角度ともされている。導体は、軸線Ｌ１に対して傾斜した、しかも、図２の紙面に垂直な、導体パターン１１ａの中点を横切る平面Ｈ１，Ｈ１・・・によって分割され、ターン部１５ａ，１５ａ・・・は、ターン部１５ａ，１５ａ・・・のそれぞれの始点と終点以外ではこれらの平面Ｈ１，Ｈ１・・・に交わらないように形成されている。すなわち、ターン部１５ａ，１５ａ・・・は、傾斜した平面Ｈ１，Ｈ１・・・に略含まれている。また、導体パターン１１ａ，１１ａ・・・、導体パターン１２ａ，１２ａ・・・は、それぞれ平行に形成されているので、ターン部１５ａ，１５ａ・・・も、互いに平行に形成されている。導体の両端に位置するターン部１５ａ，１５ａが開口部１４ａ，１４ａを形成するので、開口部１４ａ，１４ａも傾斜した平面Ｈ１，Ｈ１に略含まれている。
同様に、コイル部１０ｂは、導体パターン１１ｂの中点を始点として、導体パターン１１ｂ、コイル導体部１３ｂ、導体パターン１２ｂ、コイル導体部１３ｂ、導体パターン１１ｂの順に軸線Ｌ２の回りを一周し、導体パターン１１ｂの中点を終点として終端するターン部１５ｂが軸線Ｌ２方向に連接されて形成された導体からなり、角度α２とは、ここでは、このターン部１５ｂが軸線Ｌ２となす平均の角度ともされている。導体は、軸線Ｌ２に対して傾斜した、しかも、図２の紙面に垂直な、導体パターン１１ｂの中点を横切る平面Ｈ２，Ｈ２・・・によって分割され、ターン部１５ｂ，１５ｂ・・・は、ターン部１５ｂ，１５ｂ・・・のそれぞれの始点と終点以外ではこれらの平面Ｈ２，Ｈ２・・・に交わらないように形成されている。すなわち、ターン部１５ｂ，１５ｂ・・・は、傾斜した平面Ｈ２，Ｈ２・・・に略含まれている。また、導体パターン１１ｂ，１１ｂ・・・、導体パターン１２ｂ，１２ｂ・・・は、それぞれ平行に形成されているので、ターン部１５ｂ，１５ｂ・・・も、互いに平行に形成されている。導体の両端に位置するターン部１５ｂ，１５ｂが開口部１４ｂ，１４ｂを形成するので、開口部１４ｂ，１４ｂも傾斜した平面Ｈ２，Ｈ２に含まれている。
一般に、導体が軸線の回りを一周する部分が軸線方向に複数連接されて形成されている場合、軸線方向をｚ軸方向とする円柱座標を用いて導体の各部の位置を記述するならば、典型的な螺旋の場合、円周方向θの座標の変化に伴って、ｚ軸方向の座標が単調に変化する。そこで、導体に沿ってθが３６０°変化したときの導体の始点と終点のｚ軸上の座標を通り、しかも軸線に対して垂直な二つの平面を想定すると、上述したような螺旋の軸線を一周する部分は、始点と終点を除いてこれらの平面に交わらない。導体に沿って一周する毎にこのような平面を想定するならば、導体は、軸線に垂直なこれらの平面によって分割される。これをさらに一般的な螺旋状の導体、あるいは螺旋に近似し得る導体の場合に拡張して、導体の軸線の回りに一周する部分が始点と終点以外では交わらないようなＨ１・・・、あるいはＨ２・・・といった平面群で導体を分割する場合を想定し、導体の軸線回りに一周する部分と、この部分を分割する平面の一方を対応させ、これを、導体の軸線回りに一周する部分が導体を分割する平面（以後単に平面と言う）内に略含まれると本明細書では表現することにする。つまり、コイル部１０ａ，１０ｂの両端に形成された開口部１４ａ，１４ｂは、導体の軸線回りに一周する部分からなり、この軸線回りに一周する部分を略含む平面Ｈ１，Ｈ２内に、開口部１４ａ，１４ｂが略含まれている。
【００３４】
キャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２は、コンデンサー部２０ａ，２０ｂを有している。コンデンサー部２０ａ，２０ｂは、基板１０と同じ長さ及び幅を有する基板２０（第二の基板）の平行に対置する面２０ａ（第三の面）及び面２０ｂ（第四の面）にそれぞれ形成された厚さ０．０１ｍｍの銀からなる略四角形状の導体パターン２１ａ，２１ｂ及び導体パターン２２ａ，２２ｂとを備え、これら導体パターン２１ａ，２１ｂと導体パターン２２ａ，２２ｂがそれぞれ対向配置されて構成されている。そして、共振部Ｅ１の一方の導体パターン２１ａが給電口３に、他方の導体パターン２２ａが接続点Ｐ２にそれぞれ電気的に接続されている。また、共振部Ｅ２の一方の導体パターン２１ｂが接続点Ｐ２に、他方の導体パターン２２ｂが接続点Ｐ３にそれぞれ電気的に接続されている。本実施形態に係るキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２は、周波数１ＭＨｚにおいて、３０ｐＦを有している。
なお、上記基板１０と基板２０とは、アルミナを主とする基板３０（絶縁層）を挟んで積層され、かつ、一体に設けられている。
【００３５】
これらインダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１とキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２とが電気的に並列に接続されて構成された共振部Ｅ１，Ｅ２は、共振する共振周波数（以後、規準共振周波数と呼ぶ）を約１１１ＭＨｚに有している。ここで、この規準共振周波数は、意図的に電波を送受信する際に用いられる中心周波数４５０ＭＨｚの半分以下の値に設定されている。
共振部Ｅ１，Ｅ２は、略同じ規準共振周波数を有しているが、この規準共振周波数は、インダクタンス値やキャパシタンス値の誤差により、若干異なるものとなっている。しかしながら、共振部Ｅ１，Ｅ２は、規準共振周波数一定の条件のもとで、インダクタンス値が大きく、キャパシタンス値が小さくされて周波数特性曲線の共振の幅が広くされており、共振部Ｅ１，Ｅ２のどちらの共振の幅にも含まれるような周波数領域が存在するように設けられている。すなわち、共振部Ｅ１，Ｅ２は、各々の周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合うように構成されている。
【００３６】
また、接続点Ｐ３には、電極５１（一の電極）が電気的に接続され、電極５１は、基板１０及び基板２０と同じ長さと幅を有する基板５０（周波数調整基板）の面５０ａ（第五の面）上に形成された厚さ０．０１ｍｍの銀から形成されている。そして、基板５０は、電極５１がインダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１、キャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２に臨むように配置され、さらに、絶縁層であるアルミナを主とした基板４０を挟むように基板２０と平行に重ねられている。このようにして、共振部Ｅ１，Ｅ２が形成された基板１０，基板２０，基板３０とともに、さらに基板４０，基板５０が積層されてアンテナ本体Ｂが一体に構成されている。
【００３７】
アンテナＡは、周波数調整工程により、アンテナ本体Ｂが基板となるプリント基板Ｘ上に実装されることによって、電極５１と、プリント基板上に形成された電極５２との間に共振部Ｅ２に直列に接続される周波数調整キャパシタンス部５を形成するように構成されている。すなわち、電極５１と電極５２とが対向配置されるようにアンテナ本体Ｂがプリント基板Ｘ上に実装され、電極５１、電極５２の面積、あるいは極板間の材質および距離等で容量値が決定されるように構成されている。
このようにして、周波数調整キャパシタンス部５をアンテナ本体Ｂに電気的に直列に接続することによって、アンテナ本体Ｂの共振周波数が調整され、アンテナＡの共振周波数が与えられている。
アンテナ本体Ｂは、共振部Ｅ１，Ｅ２が上に述べた空間的配置を以って電気的に直列に接続されて結合され、さらに、周波数調整キャパシタンス部５を介してここでは図示されぬ接地されたアース部に接続されることにより、共振周波数として、共振部Ｅ１，Ｅ２が規準共振周波数よりも高い周波数領域にも共振周波数を有するように構成される。
【００３８】
なお、給電口３に接続されるアンテナＡの入力インピーダンスと整合するインピーダンス整合部４は、図４に示すような等価的回路とされている。
【００３９】
本実施の形態によるアンテナＡは、インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１とキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２が並列接続された共振系が二つ直列に接続されて約４５０ＭＨｚを中心周波数として電波を送受信する機能を有する。
共振系となる共振部Ｅ１，Ｅ２は、それぞれ規準共振周波数において、略同相で振動するように構成されている。このため、これらを電気的に直列に接続したアンテナ本体Ｂも規準共振周波数に対応する共振周波数を有し、この共振周波数で各共振部Ｅ１，Ｅ２がそれぞれ略同相で振動する。こうして、共振系が単独で用いられる場合と比較して、全体の利得が増加する。
アンテナ本体Ｂの規準共振周波数に対応する共振周波数では、共振部Ｅ１，Ｅ２を同相で共振させるため、もともと共振部Ｅ１，Ｅ２の個々のＱ値と利得が小さいものとされており、これらを合わせたアンテナ本体Ｂの利得は小さい。しかしながら、アンテナ本体Ｂの規準共振周波数より高い周波数側に現れる共振周波数においては、規準共振周波数に対応する低周波側の共振周波数での利得に比べて高いＱ値と利得が得られる。
周波数調整キャパシタンス部５によって、アンテナＡ全体の共振周波数が調整され、アンテナ本体Ｂの利得の高い高周波側の共振周波数が電波の送受信に用いられる中心周波数に合わせられ、高い利得で電波が送受信される。
このように、アンテナ本体Ｂが、共振部Ｅ１，Ｅ２の固有の規準共振周波数と異なる共振周波数で共振するように構成されることで、規準共振周波数と異なる上記共振周波数を電波の送受信に用いる中心周波数に選ぶことができ、共振部Ｅ１，Ｅ２からエネルギーを解放する上で都合が良くなる。というのも、規準共振周波数をそのまま中心周波数として選ぶと、並列共振系とされた共振部Ｅ１，Ｅ２の内部に、アンテナ本体Ｂに流れる電流のＱ倍の電流が流れるような一種のエネルギーの貯留部ができて、電磁波のエネルギーの授受が滞ると考えられるからである。したがって、中心周波数を規準共振周波数と異なるものにすることにより、インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１に並列に挿入されたキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２からエネルギーが速やかに解放されるようになり、アンテナの利得が増加する。
この観点から言えば、共振部Ｅ１，Ｅ２が共振する規準共振周波数は、電波を送受信するための中心周波数より高くても低くても良いのであるが、規準共振周波数は、中心周波数よりも低い側とされていることが好ましい。というのも、規準共振周波数を低くすれば、インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１のインダクタンス値、及びキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２のキャパシタンス値が大きい値に選ばれるため、利得が増加するからである。換言すれば、周波数の低い側に共振するようにインダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１、キャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２の寸法を選んでおくと、周波数の高い中心周波数における短い波長の電磁波に対して、例えば、コイル部の開口面積などが相対的に増加するといった効果を見込むことができ、利得を増加させる上で望ましいと考えられるからである。
なお、アンテナ本体Ｂ全体の共振周波数を決定する上で、中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部をアンテナ本体Ｂに直列に接続して、この周波数調整キャパシタンス部の他端を、接地されたアース部に接続することが重要である。これにより、アンテナ本体Ｂがアース部と協働して、全体として、共振部Ｅ１，Ｅ２の共振する規準共振周波数と異なる周波数で振動するようになり、しかも、この周波数調整キャパシタンス部によって、使用する所望の中心周波数に調整することが可能となる。通常のヘリカルアンテナの場合、ヘリカルアンテナの螺旋状の本体とアースされた地板との間に浮遊容量が形成され、それゆえ、利得が周囲の影響を受け易いものであるが、この周波数調整キャパシタンス部は、所定の固定値を有しているから、周囲の環境といった不安定な要因を排除することができる。
【００４０】
上述のように本実施の形態によれば、共振部Ｅ１，Ｅ２をアンテナ本体Ｂの低周波側の共振周波数で同相で振動させることができ、高周波側の共振周波数で高い利得を得ることができる。さらに、周波数調整キャパシタンス部５によって、アンテナ本体Ｂの高周波側の共振周波数を電波の送受信に用いられる中心周波数に調整して高い利得を得ることができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、コイル部１０ａ，１０ｂの作る磁場の向きが概ね異なるため、共振部Ｅ１及び共振部Ｅ２の間の相互干渉を低減することができ、利得が増加する。また、開口部１４ａ，１４ｂが、軸線Ｌ１，Ｌ２に対して傾斜した平面Ｈ１，Ｈ２内に略含まれていると、この部分に流れる電流が作る磁場の向きは、この平面Ｈ１，Ｈ２に略垂直に生成される。この平面Ｈ１，Ｈ２を貫く磁束は、平面Ｈ１，Ｈ２が軸線Ｌ１，Ｌ２に対して直交している場合よりも大きい。したがって、コイル部１０ａ，１０ｂのインダクタンス値も増加する。
また、このような構成にすることによって、ちょうど水平偏波、垂直偏波に対応した均一な放射パターンを得る事ができる。したがって、軸線Ｌ１，Ｌ２を直交させる必要がないので、アンテナＡの実装に要する面積を少なくし、かつ、実装上の利便性を高めることができる。図５は、Ｙ−Ｚ面内の放射の電力パターンを示すものであるが、放射は略無指向となっている。この時の絶対利得の値として、最大で１．６３ｄＢｉの値が得られ、導体に角度を設けなかった場合より０．５ｄＢｉほど利得が増加した。ここで、図５に示す利得は、アース部が形成された基板として、銅で被覆された３００ｍｍ四方の正方形のガラスエポキシ基板の一角に、銅の被覆を剥離した５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさの絶縁領域を形成し、この絶縁領域に外形寸法として、長さ２６ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍを有するアンテナ本体Ｂを載置して測定を行ったものである。このとき、給電口側には、インピーダンス整合部４を介して５０Ωのインピーダンス整合を行いながら高周波を供給するケーブルを接続するとともに、この給電線のアース側を上記基板上の銅に接続し、また、終端側の周波数調整キャパシタンス部５を２．２ｐＦとした。これにより、中心周波数が４７８ＭＨｚで最大利得１．６３ｄＢiが得られた。
【００４２】
なお、周波数調整キャパシタンス部５をアンテナ本体Ｂと別体に設け、容量が容易に調整変更されうる構成にしてもよい。例えば、周波数調整基板５０を基板１０〜３０と一体に設けず、外部に別のコンデンサーを電気的に直列に接続する構成とすることも可能である。さらには、アンテナ本体と外部に接続された周波数調整キャパシタンス部としてのコンデンサー部とでアンテナモジュールを構成し、アンテナ本体とコンデンサー部とを着脱自在に設けて、異なる容量を有する種々のコンデンサー部を容易に交換可能に設け、その取扱い性を向上させてもよい。斯かる構成にすれば、より柔軟にアンテナの共振周波数を調整できる。
【００４３】
さらに、上記の実施形態では、共振部Ｅ１，Ｅ２の規準共振周波数が１００ＭＨｚ程度となるようにし、これらを図１〜図４に示すように直列に接続し、周波数調整キャパシタンス部を介して接地させ、全体で４５０ＭＨｚ前後の共振周波数を有するように構成したが、低い規準共振周波数を有する共振部を組み合わせて高い共振周波数を得る構成は、この共振周波数がＧＨｚ領域にある場合も同様である。例えば、図６には、アンテナのアンテナ本体Ｂが示されている。このアンテナ本体Ｂは、ＧＨｚ帯に中心周波数を有するように構成されており、インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１は、インダクタンスの値が低減されるように、それぞれ１ターンの巻数を有するコイル部１０ａ，１０ｂから構成されている。このようなアンテナとして、例えば、周波数１００ＭＨｚで、インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１がそれぞれ４．２ｎＨを有するとともに、キャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２のコンデンサー部２０ａ，２０ｂがそれぞれ１６ｐＦの容量を有し、アンテナ本体Ｂの外寸が全長約７ｍｍ、幅約３ｍｍ、厚さ約１ｍｍとなるように構成した場合に、アンテナの中心周波数として２．３５６ＧＨｚ、最大利得０．９８ｄＢiの値が得られた。
ここで、利得は、アース部の形成された基板として、５２ｍｍ×３０ｍｍのテフロン（登録商標）基板の上に銅を被覆した地板を用い、地板の長手方向の端部に、銅の被覆を剥離した１０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの絶縁領域を形成し、この絶縁領域にアンテナ本体Ｂを載置して測定を行ったものである。このとき、給電口側には、インピーダンス整合部を介して５０Ωのインピーダンス整合を行いながら高周波を供給するケーブルを接続し、また、終端側の一端は、容量を形成する５ｍｍの導線を介して基板上に被覆された銅に接続して接地した。
【００４４】
さらに、図７に示すように、アンテナのインダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１は、それぞれ２ターンの巻数を有するコイル部１０ａ，１０ｂから構成されていてもよい。このようなアンテナとして、例えば、周波数１００ＭＨｚで、インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１がそれぞれ８．０ｎＨを有し、キャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２のコンデンサー部２０ａ，２０ｂがそれぞれ１０ｐＦの容量を有し、アンテナＡの外寸が全長約７ｍｍ、幅約３ｍｍ、厚さ約１ｍｍとなるように構成した場合に、アンテナの中心周波数として２．３４６ＧＨｚ、最大利得０．８４ｄＢiの値が得られた。
ここで、利得は、アース部の形成された基板として、５２ｍｍ×３０ｍｍのテフロン（登録商標）基板の上に銅を被覆した地板を用い、地板の長手方向の端部に、銅の被覆を剥離した１０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの絶縁領域を形成し、この絶縁領域にアンテナ本体Ｂを載置して測定を行ったものである。このとき、給電口側には、インピーダンス整合部を介して５０Ωのインピーダンス整合を行いながら高周波を供給するケーブルを接続し、また、終端側の一端は、容量を形成する５ｍｍの導線を介して基板上に被覆された銅に接続して接地した。
【００４５】
図６及び図７に示されるアンテナは、中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部がアンテナ本体Ｂと別体に設けられ、外部に電気的に直列に接続されて設けられてもよい。０．２ｐＦ程度までの容量を有したＣ３を接続することによって、中心周波数を２００ＭＨｚ程度までずらすことができる。
【００４６】
なお、ここでは図示しないが、電波の送受信に用いる中心周波数が高くなり、共振に必要な容量が浮遊容量等から得られれば、キャパシタンス部を形成するコンデンサー部として、物理的な実体のあるコンデンサーを挿入する必要性は必ずしもない。したがって、共振部のコンデンサー部として意図的に浮遊容量等の容量を用いるものであれば、共振部が一見してインダクタンス部のみから形成され、物理的なコンデンサーを持たない構成であっても、斯かる構成を有したアンテナが本願発明の範囲に含まれるものであることは言うまでもない。
【００４７】
〔第二の実施形態〕
図８ないし図９に、本発明に係るアンテナの第二の実施形態を示す。図８において、アンテナＡは、アンテナ本体Ｂと、アース部としての地導体線部２とを有して構成され、約４５０ＭＨｚの中心周波数で電波を放射するように構成されている。
アンテナＡに給電する同軸ケーブルＣ（給電線）のアース側の外部導体は、接続点Ｇにおいて電気的に接続され、他方、内部導体は、接続点Ｓにおいて電気的に接続されている。
また、接続点Ｓとアンテナ本体Ｂの一端に形成された給電口３との間には、アンテナＡの入力インピーダンス値を調整して電波送受信系の回路側のインピーダンス値との整合を行うインピーダンス整合部４が設けられている。
さらに、アンテナ本体Ｂの給電される側と反対の側の一端に設けられた接続点Ｐ０は、周波数調整キャパシタンス部５が装荷されて地導体線部２に短絡されており、アンテナＡから放射される電波の中心周波数が調整されるように構成されている。
【００４８】
アンテナ本体Ｂは、図９の等価回路図に示すように、二つの共振部Ｅ１，Ｅ２を備え、これら共振部Ｅ１，Ｅ２が電気的に直列に接続されて構成されている。共振部Ｅ１，Ｅ２は、各々インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１とキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２とが並列に接続されて構成されている。共振部Ｅ１の一端Ｐ１は、共振部Ｅ１，Ｅ２に給電する給電口３に接続され、他方、共振部Ｅ２の一端Ｐ３は、接続点Ｐ０に接続されている。これら共振部Ｅ１，Ｅ２の構成は、図１〜図３に示すものと同様のものであり、ここでは同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
地導体線部２は、絶縁体からなるプリント基板Ｘ（基板）上に形成された導体パターンからなる幅約１ｍｍの導体線とされており、同軸ケーブルＣに接続された基準点Ｏ（始端）から延出してアンテナ本体Ｂを囲むようにループ状に形成されている。ここで、地導体線部２とアンテナ本体Ｂとの間は、約４５０ＭＨｚで動作する本実施形態においては、少なくとも約１０ｍｍ程離間されており、容量を介してアンテナ本体Ｂと地導体線部２とが短絡し、利得が下がらないように構成されている。そして、地導体線部２は、接続点Ｐ０近傍で一部切断されて形成された終端部Ｑ１（一の終端）と終端部Ｑ２（二の終端）とを有し、基準点Ｏから終端部Ｑ１に至る第１アース部２ａと、基準点Ｏから終端部Ｑ２に至る第２アース部２ｂとから概略構成されている。
【００５０】
第１アース部２ａは、基準点Ｏよりアンテナ本体Ｂが延在する一の方向（図２中下方）に向かって延出され、図２に示すように、上面視して反時計回りに９０°屈曲して延出され、さらに、反時計回りに９０°屈曲し、アンテナ本体Ｂが延在する二の方向（図２中上方）に向かって延出され、再び反時計回りに９０°屈曲し、アンテナ本体Ｂの接続点Ｐ０に向かって延出されて形成されている。そして、基準点Ｏから終端部Ｑ１までの長さが、中心周波数における電波の波長の４分の１とされている。
【００５１】
第２アース部２ｂは、基準点Ｏよりアンテナ本体Ｂが延在する二の方向（図２中、上方）に向かって延出され、基準点Ｏから終端部Ｑ２までの長さが、中心周波数における電波の波長の８分の１とされている。
【００５２】
インピーダンス整合部４は、同軸ケーブルＣの内部導体が接続される接続点Ｓとアンテナ本体Ｂの給電口３との間に電気的に直列に挿入された整合キャパシタンス部４１と、給電口３と地導体線部２の第１アース部２ａとに電気的に接続された整合インダクタンス部４２とから構成され、全体として電波送受信系回路の５０Ωのインピーダンスと整合が取れるように設けられている。図９に、これらの接続が等価回路で示されている。
ここで、整合キャパシタンス部４１は、４５０ＭＨｚで３ｐＦを有し、プリント基板Ｘ上に実装され、整合インダクタンス部４２は、４５０ＭＨｚで約５ｎＨを有するよう、プリント基板Ｘ上に形成された直線状の導体パターンからなり、給電口３に一端が電気的に接続され、第１アース部２ａの基準点Ｏと終端部Ｑ１との間の中間位置である接続位置Ｍに他端が電気的に接続されている。そして、基準点Ｏから接続位置Ｍまでの長さは、中心周波数における電波の波長の８分の１とされている。
【００５３】
周波数調整キャパシタンス部５は、４５０ＭＨｚで２．５ｐＦ、３００ＭＨｚで４．７ｐＦの容量を有し、接続点Ｐ０と第２アース部２ｂの終端部Ｑ２との間に、コンデンサー５１ａ，５１ｂが電気的に直列に挿入されるようにしてプリント基板Ｘ上に実装されて構成されている。そして、コンデンサー５１ａ，５１ｂを二つ有することで容量の微調整が可能とされている。
【００５４】
プリント基板Ｘ上には、上述した導体パターンの他に、図２に示すように、同軸ケーブルＣの外部導体が接続される上面視コ字状の同軸ケーブル接続パターンＸ１、及び、アンテナ本体Ｂをプリント基板Ｘ上に安定に実装するためのアンテナ本体取付パターンＸ２が形成されており、さらに、給電口３の位置には、やや幅広の給電パターンＸ３を有している。また、その外縁には、例えば、電波送受信機能を有する機器の内部の取付スペースに合わせて切欠部Ｘ４が設けられている。
【００５５】
上述のように本実施の形態によれば、電波の送受信機能を有する各種機器内にアンテナＡを容易に組み込むことができる。このとき、接地された金属板といった実装される周囲の環境の影響をアンテナＡが受けず、利得を低下させることなくアンテナＡを機器内に組み込むことができる。しかも、電波送受信系の回路とアンテナＡとの間のインピーダンス整合をアンテナＡの利得を下げないようにして行うことができる。また、電波の送受信に用いられる中心周波数の調整もアンテナＡの利得を下げないようにして行うことができる。
【００５６】
なお、上記の実施形態では、電波を送受信する際の中心周波数を４５０ＭＨｚとしたが、中心周波数はこの周波数に限られないことは言うまでもない。中心周波数がさらに高くなると、アンテナ本体も地導体線部もさらに小形にすることができる。
【００５７】
また、基準点Ｏから終端部Ｑ１までの長さは、アンテナＡからの電波の送受信に用いられる中心周波数での電波の波長の４分の１の整数倍であればよい。アンテナＡを小形にするために、地導体線部２の第１アース部２ａの長さを電波の波長の４分の１に設定したが、この長さに限らず、電波の波長の２分の１や、４分の３等でもよい。
【００５８】
表１は、外形寸法として、長さ２６ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍを有するアンテナ本体を用い、第１アース部２ａの長さと第２アース部２ｂの長さをそれぞれ調整した場合の４５０ＭＨｚ及び３００ＭＨｚでの絶対利得を示すものである。
【００５９】
【表１】
0003774136.tif 000002
【００６０】
表１から、周波数４５０ＭＨｚの場合に、第１アース部２ａが波長６６ｃｍの約４分の１、ならびに約２分の１の長さを有している場合に実際に利得が増加することが分かる。また、第２アース部２ｂを波長６６ｃｍの８分の１の長さで設けると、第１アース部２ａの長さが４分の１波長で一定であるにもかわわらず、利得が増加することが分かる。
また、第２アース部２ｂの条件を同じにして、第１アース部２ａの長さを４分の１波長の整数倍で長くすると利得が増加することも分かる。
なお、利得の絶対値はそれほど高くならないものの、第１アース部２ａの長さが８分の１波長になるときにも、利得のピークが存在し、第１アース部２ａがその前後の長さを有するときに比べると利得が増加し、いわんや地導体線部を全く設けない場合に比べれば明らかに利得が増加する。
周波数３００ＭＨｚの場合も、第１アース部２ａが波長１００ｃｍの４分の１、第２アース部２ｂが波長の約８分の１の長さを有している場合に利得が増加することが判明した。
【００６１】
また、上記の実施形態においては、第１アース部２ａ及び第２アース部２ｂによって、アンテナ本体Ｂを囲むようにして地導体線部２を形成する構成としたが、図１０に示すように、第１アース部７１ａと第２アース部７１ｂとによって、地導体線部７１を略直線状に形成する構成としてもよい。すなわち、図１０において、第１アース部７１ａは、上述の第１アース部２ａに対応するものであって、中心周波数の電波の波長の４分の１の長さで、第２アース部７１ｂの延長線をなすように形成される。また、整合用の整合インダクタンス部４２Ａは、アンテナ本体Ｂの給電口３から延出して接続点Ｇに接続するパターンにより形成される。
インピーダンス整合部４は、同軸ケーブルＣの内部導体が接続される接続点Ｓとアンテナ本体Ｂの給電口３との間に電気的に直列に挿入された整合キャパシタンス部４１と、給電口３と地導体線部２の第１アース部２ａとに電気的に接続された整合インダクタンス部４２Ａとから構成され、全体として電波送受信系回路の５０Ωのインピーダンスと整合が取れるように設けられている。
ここで、整合キャパシタンス部４１は、４５０ＭＨｚで３ｐＦを有し、プリント基板Ｘ上に実装され、整合インダクタンス部４２Ａは、４５０ＭＨｚで約５ｎＨを有するよう、プリント基板Ｘ上に形成された鉤形の導体パターンからなり、給電口３に一端が電気的に接続され、接続点Ｇに他端が電気的に接続されている。
また、周波数調整キャパシタンス部５は、４５０ＭＨｚで２．５ｐＦ、３００ＭＨｚで４．７ｐＦの容量を有し、接続点Ｐ０と第２アース部７１ｂの終端部Ｑ２との間に、コンデンサー５１ａ，５１ｂが電気的に直列に挿入されるようにしてプリント基板Ｘ上に実装されて構成されている。そして、コンデンサー５１ａ，５１ｂを二つ有することで容量の微調整が可能とされている。
この他、図１〜図９に対応する部分は同一の符号を付し、ここではその説明を省略する。
【００６２】
この変形例によれば、地板（地導体線部）を直線状にしたので、これを輻射素子として有効に機能させることが可能となり、アンテナとしての特性（利得や指向性など）を一層向上させることが可能になる。表２は、図７に示されたアンテナＡにおいて、外形寸法として、長さ２６ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍを有するアンテナ本体を用い、第１アース部７１ａの長さと第２アース部７１ｂの長さをそれぞれ調整した場合の４５０ＭＨｚ及び３００ＭＨｚでの絶対利得を示すものである。
【００６３】
【表２】
0003774136.tif 000003
【００６４】
表２から、周波数４５０ＭＨｚの場合に、第１アース部７１ａが波長６６ｃｍの約４分の１、ならびに約２分の１の長さを有している場合に実際に利得が増加することが分かる。また、第２アース部７１ｂを波長６６ｃｍの８分の１の長さで設けると、第１アース部７１ａの長さが４分の１波長で一定であるにもかわわらず、利得が増加することが分かる。
また、第２アース部７１ｂの条件を同じにして、第１アース部７１ａの長さを４分の１波長の整数倍で長くすると利得が増加することも分かる。
なお、利得の絶対値はそれほど高くならないものの、第１アース部７１ａの長さが８分の１波長になるときにも、利得のピークが存在し、第１アース部７１ａがその前後の長さを有するときに比べると利得が増加し、いわんや地導体線部を全く設けない場合に比べれば明らかに利得が増加する。
周波数３００ＭＨｚの場合も、第１アース部７１ａが波長１００ｃｍの４分の１、第２アース部７１ｂが波長の約８分の１の長さを有している場合に利得が増加することが判明した。
また、本実施形態によれば、アンテナ本体を囲むように地導体線部を設けた場合に比べて利得が増加していることが分かる。ただし、アンテナ本体を囲むように地導体線部を設けた場合は、全体寸法を小型化することができ、このとき、表１及び表２を比較すれば分かるように、表２の利得の値に対して表１の利得の値がそれほど下がらない。このように、地導体線部の形状を図８や図１０のように変更して、利得を高めにするか、あるいは、全体寸法を小さめにするか、適宜選択することができる。
【００６５】
なお、アース部としての地導体線部の形状は、図８や図１０に示すものに限らず、アンテナを内設する装置の筐体に合わせて、これ以外の形状をとるものであってもよいことは言うまでもなく、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００６６】
上記の第二の実施形態においては、図８〜図１０に示すように、周波数調整キャパシタンス部５が接続点Ｐ０と第２アース部２ｂの終端部Ｑ２との間に挿入され、アンテナ本体Ｂの外側に接続される構成としたが、周波数調整キャパシタンス部５がアンテナ本体Ｂの内部に設けられ、第２アース部２ｂの終端部Ｑ２がアンテナ本体Ｂの接続点Ｐ０に直接接続される構成としても無論構わない。
【００６７】
さらには、上記第一の実施形態のように、接続点Ｐ０に第２アース部２ｂの終端部Ｑ２を直接接続し、接続点Ｐ０に周波数調整キャパシタンス部５を構成する一の電極を形成し、一方、アンテナ本体Ｂには、前記一の電極と協働して周波数調整キャパシタンス部５を構成する二の電極を設け、アンテナ本体Ｂがプリント基板Ｘ上に実装されることによって、前記一の電極と前記二の電極とで周波数調整キャパシタンス部５が構成されるようにしてもよい。この場合、アンテナ本体Ｂとプリント基板Ｘとの距離及び位置等を調整することによって、周波数調整キャパシタンス部５のキャパシタンス値、換言すれば、電波の送受信に用いられる中心周波数を柔軟に調整することができる。
【００６８】
以上述べてきたように、このようなアンテナＡを、電波を送受信する各種通信機器を含めた電波の送受信機能を有する各種機器といった、ある使用中心周波数で電波を送信あるいは受信する送受信アンテナを有する電波送受信装置の送受信アンテナとして用い、アンテナＡの中心周波数を前記使用中心周波数に設定して用いれば、アンテナＡが小形で高利得であるため、電波送受信系の回路も含め電波送受信装置の小形化を図ることができる。
【００６９】
なお、ここでは、最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものについて説明したが、本実施形態に限られることはなく、当業者ならば実施するであろう程度に自明な変更も無論可能である。
【００７０】
とくに、共振部の数は、２個に限定される必要はなく、３個以上であっても構わない。ただし、アンテナ全体の共振周波数が電波の送受信に用いられる中心周波数以外の部分にも現れやすくなり、全体の利得が低くなりやすい。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、インダクタンス部とキャパシタンス部とが電気的に並列に接続された共振部が、電気的に直列に複数接続されてなるアンテナ本体を有したアンテナであって、複数の共振部は、これらの周波数特性曲線が共振の幅の部分で少なくとも一部重なり合ってそれぞれ略同じ規準共振周波数で共振するように構成され、アンテナ本体は、共振部が結合されて規準共振周波数と異なる共振周波数を少なくとも一つ有するように構成され、この共振周波数が電波の送信あるいは受信に用いられる中心周波数とされているので、アンテナの利得を増加させることができる。
【００７２】
また、本発明によれば、中心周波数は、規準共振周波数より高い周波数とされており、とくに、中心周波数が前記規準共振周波数の２倍よりも大きい値となるように構成されているので、アンテナの利得を増加させることができる。
【００７３】
また、本発明によれば、アンテナ本体に共振周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部が電気的に直列に接続されているので、共振部が共振する規準共振周波数と異なる共振周波数でアンテナを共振させることができ、その共振周波数の値を調整することができる。そして、これによりアンテナの利得を増加させることができる。
【００７４】
また、本発明によれば、このとき、周波数調整キャパシタンス部は、前記アンテナ本体の給電される側と反対の側の一端と、接地されたアース部との間に装荷されているので、アンテナ本体がアース部と協働して、全体として、共振部の共振する規準共振周波数と異なる共振周波数で振動するようになり、この全体の共振周波数を、周波数調整キャパシタンス部のキャパシタンスの値によって使用する所望の中心周波数に調整することが可能となる。
【００７５】
また、本発明によれば、アンテナ本体のインダクタンス部は、軸線を中心とした螺旋状もしくは螺旋に近似し得る角形状をなす導体からなるコイル部を有し、このコイル部の軸線が同一直線状に揃えられており、導体の軸線を一周する部分の少なくとも一つは、軸線に対して傾斜した平面内に略含まれているので、アンテナの利得を増加させることができる。
【００７６】
また、本発明によれば、共振部は、二つ直列に接続されているので、アンテナの利得を増加させることができる。
【００７７】
また、本発明によれば、電波を送信あるいは受信する送受信アンテナを有する電波送受信装置の送受信アンテナとして、本発明に係るアンテナを用いるので、送受信アンテナが小形で高利得となり、電波送受信装置の全体寸法を小さくすることができる。
【００７８】
また、本発明によれば、インダクタンス部とキャパシタンス部とを電気的に並列に接続し、それぞれ略同じ規準共振周波数で共振するよう複数の共振部を作製する共振部作製工程と、複数の共振部を電気的に直列に接続して規準共振周波数より高い共振周波数を少なくとも一つ有するアンテナ本体を作製するアンテナ本体作製工程と、アンテナ本体に周波数調整キャパシタンス部を電気的に直列に接続して共振周波数を調整し、規準共振周波数より高い共振周波数の一つを電波の送信あるいは受信に用いられる中心周波数に一致させる周波数調整工程とを有しているので、複数の共振部を低周波側の共振周波数で同相で振動するよう構成することができ、高周波側の共振周波数で高い利得を得ることができる。そして、低周波側の共振周波数における利得よりも高い利得で電波を送受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る一実施形態を示す図であって、アンテナの一例を示す斜視図である。
【図２】  図１の上面図であって、コイル部の拡大図である。
【図３】  本発明に係るアンテナ積層構造を模式的に示す図である。
【図４】  本発明に係るアンテナの等価回路を示す図である。
【図５】  本発明に係るアンテナの放射パターンを示す図である。
【図６】  本発明に係る一実施形態を示す図であって、アンテナ本体の変形例を示す斜視図である。
【図７】  本発明に係る一実施形態を示す図であって、アンテナ本体の他の変形例を示す斜視図である。
【図８】  本発明に係る他の実施形態を示す図であって、アンテナの基板上に形成された地導体線部を示す図である。
【図９】  図８に示すアンテナの等価回路を示す図である。
【図１０】  本発明に係る他の実施形態を示す図であって、アンテナの基板上に形成された地導体線部の変形例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ・・・アンテナ
Ｂ・・・アンテナ本体
Ｃ・・・同軸ケーブル（給電線）
Ｅ１，Ｅ２・・・共振部
Ｅ１１，Ｅ２１・・・インダクタンス部
Ｅ１２，Ｅ２２・・・キャパシタンス部
Ｏ・・・基準点（始端）
Ｑ１・・・終端部（一の終端）
Ｑ２・・・終端部（二の終端）
Ｘ・・・プリント基板（基板）
２；７１・・・地導体線部
２ａ・・・第１アース部（接地されたアース部）
２ｂ・・・第２アース部
３・・・給電口
４・・・インピーダンス整合部
４１・・・整合キャパシタンス部
４２・・・整合インダクタンス部
５・・・周波数調整キャパシタンス部
１０，２０，３０，４０・・・基板
１０ａ，１０ｂ・・・コイル部
２０ａ，２０ｂ・・・コンデンサー部
１１ａ，１１ｂ・・・導体パターン
１２ａ，１２ｂ・・・導体パターン
１３ａ，１３ｂ・・・コイル導体部
１４ａ，１４ｂ・・・開口部
１５ａ，１５ｂ・・・ターン部（軸線を一周する部分）
２１ａ，２１ｂ・・・導体パターン
２２ａ，２２ｂ・・・導体パターン
４１・・・整合キャパシタンス部
４２；４２Ａ・・・整合インダクタンス部
５１，５２・・・電極
【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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【図１０】
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