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技術 アンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置

出願人 株式会社村田製作所
発明者 尾仲健吾石原尚渡辺宗久村山卓也
出願日 2006年12月22日 (14年8ヶ月経過) 出願番号 2006-346144
公開日 2008年7月10日 (13年1ヶ月経過) 公開番号 2008-160409
状態 特許登録済
技術分野 可変指向性アンテナ、アンテナ配列 アンテナの細部 線状基本アンテナ 導波管型の結合装置
主要キーワード 無線通信用回路 インサート成形技術 ミアンダライン状 ループ形 組み込み位置 折り返しライン 基体部分 電波波長λ
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図面 (13)

課題

量産性を向上でき、しかも、アンテナ特性のばらつきを抑制する。

解決手段

アンテナとして機能する給電放射電極4は回路基板基板面に設けるか、あるいは、回路基板に搭載される基体3に設ける。給電放射電極4は、予め定められた無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との異なる二つの周波数帯での無線通信が可能であり、給電放射電極4の一端側から他端側までの全長電気長は、無線通信用の低い方の周波数帯で共振動作を行うための電気長である。給電放射電極4にはスタブ5を接続する。スタブ5は、無線通信用の高い方の周波数帯で設定された共振周波数電波波長の1/4となるように形成されたものであり、給電放射電極4における無線通信用の高い方の周波数帯での設定の共振周波数の電流分布が最小となる位置に接続している。

概要

背景

図11(a)にはアンテナ構造の一例が模式的に示されている(例えば特許文献1参照)。このアンテナ構造40は、棒状の放射導体41と、同軸ケーブル42と、給電線43とを有して構成されている。棒状の放射導体41は共振動作によりアンテナとして機能するものであり、予め定められた無線通信用周波数帯で設定された共振周波数電波波長λの略1/4の線路長X(X=λ/4)を有している。同軸ケーブル42は、内部導体芯線)42aと、この内部導体42aの周面を間隔を介して囲む形態で配設されている外部導体42bとを有して構成されている。この同軸ケーブル42の基端側(図11(a)では左端側)は接続端側と成しており、この同軸ケーブル42の内部導体42aの接続端側には給電線43の一端側が接続されている。給電線43の他端側は、無線通信装置に設けられている無線通信用回路44に電気的に接続される。また、同軸ケーブル42の外部導体42bの接続端側は導線Dによって放射導体41の一端側(基端側)に電気的に接続されている。

同軸ケーブル42は、放射導体41と、無線通信用回路44側とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス回路として機能するものである。ところで、同軸ケーブル42は、内部導体42aと外部導体42bの先端側同士の接続形態(つまり、先端側同士を接続するか否か)と、同軸ケーブル42の線路長とをそれぞれ適宜設定することによって、図11(b)に示すようにインダクタンスとして機能したり、図11(c)に示すようにコンデンサとして機能する。このことから、放射導体41と、無線通信用回路44側とがインピーダンス整合するように、同軸ケーブル42における内部導体42aと外部導体42bの先端側同士の接続形態等が適宜設定される。

アンテナ構造40は上記のように構成されており、例えば、無線通信用回路44から送信用の信号が給電線43と同軸ケーブル42を介して放射導体41に伝達されると、その信号伝達によって放射導体41が共振動作して信号が無線送信される。また、信号が放射導体41に到来して放射導体41が共振動作して信号を受信すると、その受信信号は同軸ケーブル42と給電線43を介して無線通信用回路44に伝達される。

図12にはアンテナ構造の別の形態例が示されている(例えば特許文献2参照)。この図12のアンテナ構造45は、異なる二つの無線通信用の周波数帯での無線通信が可能なものであり、当該アンテナ構造45は、線状アンテナ素子46と、トラップ回路47とを有して構成されている。線状アンテナ素子46は共振動作により電波の送信や受信を行うものであり、当該棒状アンテナ素子46の一端側(図12では左端側)は給電端側と成し、当該給電端側は無線通信用回路48に電気的に接続される。また、棒状アンテナ素子46の他端側(図12では右端側)は開放端と成している。この棒状アンテナ素子46は、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯で共振してアンテナとして機能できるように次に述べるような構成を備えている。

つまり、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯のうちの低い方の周波数帯で設定された共振周波数Flowと、高い方の周波数帯で設定された共振周波数Fhiとで棒状アンテナ素子46を共振動作させるために、棒状アンテナ素子46には、給電端からの電気長Yが、無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数Fhiの電波波長λhiの1/4となる部分に、トラップ回路47が介設される。そのトラップ回路47は、コンデンサ49とインダクタ50から成るLC共振回路であり、無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Fhiで反共振を起こすようにコンデンサ49の容量成分の大きさやインダクタ50のインダクタンス成分の大きさがそれぞれ設定されている。このトラップ回路47を設けたために、棒状アンテナ素子46の給電端から開放端側を無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Fhiで見ると、トラップ回路47から開放端側に掛けての棒状アンテナ素子46の部分が電気的に見えない状態となる。このため、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子46は、給電端からトラップ回路47の介設位置までの部分が共振周波数Fhiで共振して、無線通信が行われる。

また、トラップ回路47は、無線通信用の低い方の周波数帯における設定の共振周波数Flowで見ると、棒状アンテナ素子46にリアクタンスを付与する回路として機能する。このため、棒状アンテナ素子46の給電端から開放端までの電気的な長さ(電気長)が、その付与されるリアクタンスを考慮して無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Flowの電波波長λlowのほぼ1/4の長さとなるように、棒状アンテナ素子46が設計される。これにより、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子46は、その全体で、無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Flowで共振して、無線通信が行われる。

特開2004−266526号公報
特開平11−88032号公報

概要

量産性を向上でき、しかも、アンテナ特性のばらつきを抑制する。アンテナとして機能する給電放射電極4は回路基板基板面に設けるか、あるいは、回路基板に搭載される基体3に設ける。給電放射電極4は、予め定められた無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との異なる二つの周波数帯での無線通信が可能であり、給電放射電極4の一端側から他端側までの全長の電気長は、無線通信用の低い方の周波数帯で共振動作を行うための電気長である。給電放射電極4にはスタブ5を接続する。スタブ5は、無線通信用の高い方の周波数帯で設定された共振周波数の電波波長の1/4となるように形成されたものであり、給電放射電極4における無線通信用の高い方の周波数帯での設定の共振周波数の電流分布が最小となる位置に接続している。

目的

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、製造工程の簡略化を図ることができて量産性を向上でき、しかも、アンテナ特性のばらつきが抑制できてアンテナ性能に対する信頼性を高めることができ、かつ、異なる複数の周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

無線通信用の高い方と低い方の異なる二つの周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造であって、回路基板基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され共振動作によりアンテナとして機能する給電放射電極と、給電放射電極に接続され上記無線通信用の高い方の周波数帯において設定された共振周波数電波波長の1/4となるように構成されたスタブと、を有しており、給電放射電極は、その一端側が給電端と成し、他端側が開放端と成しており、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長は、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極が共振動作する電気長であり、また、給電放射電極における上記スタブの接続部分は、給電端から開放端に至るまでの途中であって前記無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数の電流分布が最小となる部分であることを特徴とするアンテナ構造。

請求項2

スタブは、線状の中心導体と、当該中心導体を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体とを有し、それら中心導体および外側導体は、回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され、また、中心導体とその両側の外側導体が電気的に接続されている接続端を備えていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ構造。

請求項3

給電端側からスタブ接続部分に至る給電放射電極部分は二つに分岐されて一方の分岐給電放射電極部分はスタブの一方の外側導体に間隔を介して沿設形成され当該一方の外側導体の接続端側とは反対側となる端部に接続され、他方の分岐給電放射電極部分はスタブの他方の外側導体に間隔を介して沿設形成され当該他方の外側導体の接続端側とは反対側となる端部に接続されており、給電端側からスタブ接続部分までの給電放射電極部分はスタブの接続端側からその両側の側部を間隔を介して囲む形態と成しており、また、スタブ接続部分から開放端までの給電放射電極部分は、スタブの中心導体の接続端側とは反対側となる端部に接続されている構成と成し、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には給電放射電極の給電端から開放端までの全体で共振動作を行い、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には主として給電放射電極の給電端からスタブ接続部分までの部分で共振動作を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のアンテナ構造。

請求項4

三つ以上の周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め設定されており、給電放射電極は、その給電端から開放端までの電気長が上記三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された共振周波数で共振動作する電気長であり、給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中には、上記三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの、上記最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数の電流分布が最小となる部分が有り、それら設定の各共振周波数で電流分布が最小となるそれぞれの部分には、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス見えるスタブが接続されており、それら各スタブと給電放射電極との接続の部分における形態は、請求項3に記載されているスタブと給電放射電極との同様の形態で接続されていることを特徴とするアンテナ構造。

請求項5

給電放射電極の全体が回路基板の基板面あるいは基体の少なくとも一つの面に形成されているのに代えて、給電放射電極は、少なくともその一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載のアンテナ構造。

請求項6

スタブの全体が回路基板の基板面あるいは基体の少なくとも一つの面に形成されているのに代えて、スタブは、少なくともその一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一つに記載のアンテナ構造。

請求項7

スタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一つに記載のアンテナ構造。

請求項8

給電放射電極と間隔を介して配置され給電放射電極との電磁結合により給電放射電極と共に共振動作して複共振状態を作り出す無給電放射電極が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一つに記載のアンテナ構造。

請求項9

無給電放射電極は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する各周波数帯のそれぞれで、給電放射電極との複共振状態を作り出すものであり、当該無給電放射電極の一端側から他端側に至るまでの全体の電気長は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する複数の周波数帯のうちの最低の周波数帯で無給電放射電極用に設定された共振周波数で無給電放射電極が共振動作を行う電気長であり、無給電放射電極の両端間には、給電放射電極における無線通信用の周波数帯のうちの最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の周波数帯で無給電放射電極用に設定された共振周波数の電流分布が最小となる部分に、給電放射電極に接続されているスタブと同様の形態および接続構成を持つスタブが接続されていることを特徴とする請求項8記載のアンテナ構造。

請求項10

スタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率は基体あるいは回路基板の他の部分の誘電率よりも高いことを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一つに記載のアンテナ構造。

請求項11

請求項1乃至請求項10の何れか一つに記載のアンテナ構造が設けられていることを特徴とする無線通信装置

技術分野

0001

本発明は、携帯型電話機等の無線通信装置に内蔵されるアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置に関するものである。

背景技術

0002

図11(a)にはアンテナ構造の一例が模式的に示されている(例えば特許文献1参照)。このアンテナ構造40は、棒状の放射導体41と、同軸ケーブル42と、給電線43とを有して構成されている。棒状の放射導体41は共振動作によりアンテナとして機能するものであり、予め定められた無線通信用周波数帯で設定された共振周波数電波波長λの略1/4の線路長X(X=λ/4)を有している。同軸ケーブル42は、内部導体芯線)42aと、この内部導体42aの周面を間隔を介して囲む形態で配設されている外部導体42bとを有して構成されている。この同軸ケーブル42の基端側(図11(a)では左端側)は接続端側と成しており、この同軸ケーブル42の内部導体42aの接続端側には給電線43の一端側が接続されている。給電線43の他端側は、無線通信装置に設けられている無線通信用回路44に電気的に接続される。また、同軸ケーブル42の外部導体42bの接続端側は導線Dによって放射導体41の一端側(基端側)に電気的に接続されている。

0003

同軸ケーブル42は、放射導体41と、無線通信用回路44側とをインピーダンス整合させるためのインピーダンス回路として機能するものである。ところで、同軸ケーブル42は、内部導体42aと外部導体42bの先端側同士の接続形態(つまり、先端側同士を接続するか否か)と、同軸ケーブル42の線路長とをそれぞれ適宜設定することによって、図11(b)に示すようにインダクタンスとして機能したり、図11(c)に示すようにコンデンサとして機能する。このことから、放射導体41と、無線通信用回路44側とがインピーダンス整合するように、同軸ケーブル42における内部導体42aと外部導体42bの先端側同士の接続形態等が適宜設定される。

0004

アンテナ構造40は上記のように構成されており、例えば、無線通信用回路44から送信用の信号が給電線43と同軸ケーブル42を介して放射導体41に伝達されると、その信号伝達によって放射導体41が共振動作して信号が無線送信される。また、信号が放射導体41に到来して放射導体41が共振動作して信号を受信すると、その受信信号は同軸ケーブル42と給電線43を介して無線通信用回路44に伝達される。

0005

図12にはアンテナ構造の別の形態例が示されている(例えば特許文献2参照)。この図12のアンテナ構造45は、異なる二つの無線通信用の周波数帯での無線通信が可能なものであり、当該アンテナ構造45は、線状アンテナ素子46と、トラップ回路47とを有して構成されている。線状アンテナ素子46は共振動作により電波の送信や受信を行うものであり、当該棒状アンテナ素子46の一端側(図12では左端側)は給電端側と成し、当該給電端側は無線通信用回路48に電気的に接続される。また、棒状アンテナ素子46の他端側(図12では右端側)は開放端と成している。この棒状アンテナ素子46は、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯で共振してアンテナとして機能できるように次に述べるような構成を備えている。

0006

つまり、予め定められた異なる二つの無線通信用の周波数帯のうちの低い方の周波数帯で設定された共振周波数Flowと、高い方の周波数帯で設定された共振周波数Fhiとで棒状アンテナ素子46を共振動作させるために、棒状アンテナ素子46には、給電端からの電気長Yが、無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数Fhiの電波波長λhiの1/4となる部分に、トラップ回路47が介設される。そのトラップ回路47は、コンデンサ49とインダクタ50から成るLC共振回路であり、無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Fhiで反共振を起こすようにコンデンサ49の容量成分の大きさやインダクタ50のインダクタンス成分の大きさがそれぞれ設定されている。このトラップ回路47を設けたために、棒状アンテナ素子46の給電端から開放端側を無線通信用の高い方の周波数帯の設定の共振周波数Fhiで見ると、トラップ回路47から開放端側に掛けての棒状アンテナ素子46の部分が電気的に見えない状態となる。このため、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子46は、給電端からトラップ回路47の介設位置までの部分が共振周波数Fhiで共振して、無線通信が行われる。

0007

また、トラップ回路47は、無線通信用の低い方の周波数帯における設定の共振周波数Flowで見ると、棒状アンテナ素子46にリアクタンスを付与する回路として機能する。このため、棒状アンテナ素子46の給電端から開放端までの電気的な長さ(電気長)が、その付与されるリアクタンスを考慮して無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Flowの電波波長λlowのほぼ1/4の長さとなるように、棒状アンテナ素子46が設計される。これにより、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には棒状アンテナ素子46は、その全体で、無線通信用の低い方の周波数帯の設定の共振周波数Flowで共振して、無線通信が行われる。

0008

特開2004−266526号公報
特開平11−88032号公報

発明が解決しようとする課題

0009

図11のアンテナ構造40の構成では、例えば、放射導体41と、同軸ケーブル42とを接続させるために、放射導体41と導線Dとの接続部分、および、同軸ケーブル42と導線Dとの接続部分をそれぞれはんだ付け等により接続させる工程が必要である。このため、製造工程が煩雑化するという問題が生じる。また、そのような接続工程での放射導体41や導線Dや同軸ケーブル42のそれぞれのアセンブリ位置決め)が面倒であるという問題もある。このように、アンテナ構造40を作製するのに手間が掛かるので、アンテナ構造40の製造コストが高くなるという問題が生じる。さらにまた、はんだ付けによる接続部分の接続状態を全て同じ状態にはできないので、その接続部分の接続状態のばらつきに起因してアンテナ特性にばらつきが生じるという問題も発生する。

0010

図12のアンテナ構造45に関しては、棒状アンテナ素子46にトラップ回路47を組み込まなければならないので、製造工程が煩雑化するという問題がある。また、トラップ回路47の組み込み位置のばらつき等に起因してアンテナ特性がばらつくという問題が生じる。

0011

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、製造工程の簡略化を図ることができて量産性を向上でき、しかも、アンテナ特性のばらつきが抑制できてアンテナ性能に対する信頼性を高めることができ、かつ、異なる複数の周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のアンテナ構造は、
無線通信用の高い方と低い方の異なる二つの周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造であって、
回路基板基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成され共振動作によりアンテナとして機能する給電放射電極と、
給電放射電極に接続され上記無線通信用の高い方の周波数帯において設定された共振周波数の電波波長の1/4となるように構成されたスタブと、
を有しており、
給電放射電極は、その一端側が給電端と成し、他端側が開放端と成しており、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長は、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極が共振動作する電気長であり、
また、給電放射電極における上記スタブの接続部分は、給電端から開放端に至るまでの途中であって前記無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数の電流分布が最小となる部分であることを特徴としている。また、この発明の無線通信装置は、この発明において特有な構成を持つアンテナ構造が設けられていることを特徴としている。

発明の効果

0013

この発明では、給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中であって無線通信用の高い方の周波数帯における設定の共振周波数(以下、便宜上、高い方の設定共振周波数FHと記す)の電流分布が最小(例えば又はその近傍)となる部分(例えば、高い方の設定共振周波数FHの電波波長をλHとしたときに、給電端からの電気長が略λH/4となる部分)には、スタブが接続されている。そのスタブは、高い方の設定共振周波数FHの電波波長λHの1/4となるように構成されて、給電放射電極との接続部分から高い方の設定共振周波数FHで先端側を見たときにハイインピーダンス(好ましくはオープン)に見えるスタブである。このスタブを給電放射電極の上述した位置に接続する構成を備えることによって、スタブの特性により、高い方の設定共振周波数FHで見るとスタブ接続部分よりも開放端側の給電放射電極部分は無い状態とほぼ等価になる。これにより、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分が高い方の設定共振周波数FHで共振動作して無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信が行われる。

0014

また、上記スタブは、無線通信用の低い方の周波数帯における設定の共振周波数(以下、便宜上、低い方の設定共振周波数FLと記す)では、給電放射電極に電気長(インピーダンス)を付与するものとなる。当該スタブにより付与される電気長を考慮して給電放射電極の給電端から開放端に至る全体の電気長を、低い方の設定共振周波数FLで給電放射電極が共振動作する電気長とする。これにより、給電放射電極の給電端から開放端までの全体が低い方の設定共振周波数FLで共振動作して無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信が行われる。

0015

上記のように、この発明の構成では、給電放射電極にスタブを接続させるだけの簡単な構成で、一つの給電放射電極に複数の周波数帯での無線通信を可能にしている。しかも、給電放射電極は、回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成される構成であり、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果によって給電放射電極を小型化できる。このように、構造が簡単であることと、給電放射電極の小型化が可能であることとによって、複数の周波数帯での無線通信が可能でありながら、小型化が促進されたアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することができる。さらに、スタブをも回路基板の基板面、あるいは、回路基板に搭載される基体の少なくとも一つの面に形成される構成とすることにより、より一層のアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置の小型化を図ることができる。

0016

ところで、一つの給電放射電極で複数の周波数帯での無線通信を行わせる構成として、給電放射電極が持つ複数の共振モードのうちの最も周波数の低い基本モードと、それよりも周波数の高い高次モードとの共振モードを利用するものがある。つまり、この構成の場合には、基本モードの給電放射電極の共振動作により無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信が行われ、高次モードの給電放射電極の共振動作により無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信が行われる。このような構成の場合には、給電放射電極の基本モードの共振周波数を決定する電気長と、高次モードの共振周波数を決定する電気長とは、基本モードの電気長が高次モードの電気長のほぼ(2n+1)倍(n=1,2,3....)になるという関係がある。この関係に律則されて、無線通信用の低い方の周波数帯と、高い方の周波数帯とをそれぞれ別個独立に設定することが難しいという問題がある。これに対して、この発明では、給電放射電極における無線通信用の低い方の周波数帯の共振周波数は、給電放射電極の給電端から開放端までの電気長により調整できる。また、給電放射電極における無線通信用の高い方の周波数帯の共振周波数は、スタブの接続位置によって調整でき、当該スタブの接続位置は給電放射電極の給電端から開放端までの電気長とは関係無く、つまり、給電放射電極における無線通信用の低い方の周波数帯の共振周波数に律則されずに設定できる。このように、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯とを互いに規制し合うことなく設定できる。つまり、アンテナ構造の設計の自由度を高めることができる。

0017

また、給電放射電極の基本モードと高次モードの共振モードを利用して複数の周波数帯での無線通信を可能にする構成の場合には、高次モードは、基本モードに比べると、電磁界疎密周期が短く電磁界が集中し易く、特に、高次モードの周波数を下げるために、あるいは、小型化を図るために、給電放射電極をミアンダライン状折り返しライン状の形状にすると、電磁界の集中が顕著となり、周波数帯域狭帯域化したり、アンテナ効率アンテナ利得等のアンテナ特性が悪くなるという問題がある。これに対して、この発明では、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信を行うときには、給電放射電極の給電端から開放端までの全体による基本モードの共振動作により無線通信が行われる。また、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信を行うときには、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分による基本モードの共振動作により無線通信が行われる。つまり、この発明では、一つの給電放射電極でもって、無線通信用の低い方の周波数帯での共振動作だけでなく、無線通信用の高い方の周波数帯での共振動作も、基本モードの共振となる。このため、高次モードで問題であった電磁界の集中を避けることができて、無線通信用の高い方の周波数帯においての広帯域化、および、アンテナ効率やアンテナ利得等のアンテナ特性の向上を図ることが容易となる。

0018

スタブが、線状の中心導体と、当該中心導体を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体とを有して形成されている構成を備えることにより、スタブは、給電放射電極と共に、導体板の抜きや曲げ等の板金加工により作製することが可能となる。そのように板金加工によりスタブおよび給電放射電極を作製することにより、製造工程が簡単となり、製造コストを下げることができる。また、製造精度が高くなるので、製造精度に因るスタブおよび給電放射電極の性能のばらつきを抑制することができる。さらに、例えば、スタブを給電放射電極と同一の導体板により給電放射電極と一体的に同時に板金加工により作製することにより、スタブを給電放射電極に設定通りの接続位置に接続させることができる。このこともアンテナ構造の性能のばらつきを抑制できる要素となる。

0019

さらに、給電放射電極やスタブが基体に形成される構成の場合には、例えば、給電放射電極およびスタブと、基体とをそれぞれ別々の工程で作製した後に、給電放射電極およびスタブと、基体とを組み合わせるという製造工程が考えられる。これに対して、インサート成形手法を用いることによって、基体の製造工程で、給電放射電極およびスタブを組み込んだ基体を製造することができる。このため、インサート成形手法を用いる場合には、給電放射電極およびスタブと、基体とを組み合わせる工程が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができる。

0020

さらに、基体はアンテナ構造専用の部品であるために、当該基体は回路基板よりもその誘電率の設定に対する制約が少なくて回路基板よりも高い誘電率を持たせることができる。このため、基体は回路基板よりも給電放射電極やスタブに作用する波長短縮効果が大きいために、基体に給電放射電極やスタブを設ける構成とすることにより、回路基板に給電放射電極やスタブを設ける場合に比べて、給電放射電極やスタブの小型化を図ることがより容易となる。

0021

スタブが、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分によって、間隔を介して囲まれている構成とすることにより、そのスタブを囲んでいる給電放射電極部分が、スタブから放射される不要な電波をシールドすることとなる。このため、スタブから放射される不要な電波が給電放射電極による無線通信用の電波にノイズとして乗ってしまって無線通信性能劣化させてしまうという問題を防止すると共に給電放射電極の不要な共振モードの発生を防止することができる。

0022

三つ以上の周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め設定されている場合に、例えば、その設定されている三つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された給電放射電極の共振周波数をFLとし、それよりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数を低い方から順にFH1,FH2,・・・とする。この場合に、給電放射電極の給電端から開放端に至るまでの途中であって高い側の設定の各共振周波数FH1,FH2,・・・で電流分布が最小(例えば零又はその近傍)となるそれぞれの部分に、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス(好ましくはオープン)に見えるスタブが接続されている構成を備えることによって、一つの給電放射電極で三つ以上の周波数帯での無線通信が可能となる。また、給電放射電極の最低の共振周波数FLでの共振動作は基本モードの共振であることはもちろんのこと、その最低の共振周波数FLよりも高い側の設定の各共振周波数FH1,FH2,・・・での各共振動作も、上記スタブの接続位置およびスタブの電気特性によって、前記した高い方の設定共振周波数FHでの共振動作と同様に基本モードの共振となる。このため、高い側の無線通信用のそれぞれの周波数帯における広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることが容易となる。

0023

給電放射電極の少なくとも一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されている構成を備えることにより、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果の給電放射電極への作用がより大きくなるので、給電放射電極のより一層の小型化を図ることができてアンテナ構造の小型化を図ることができる。

0024

また、スタブの少なくとも一部が回路基板の内部あるいは基体の内部に形成されている構成を備えることにより、回路基板あるいは基体の誘電率による波長短縮効果のスタブへの作用がより大きくなるので、スタブのより一層の小型化を図ることができてアンテナ構造の小型化を図ることができる。

0025

スタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材が設けられている構成を備えることによって、スタブの不要な電波放射に起因した無線通信性能の劣化をより確実に防止することができる。つまり、この発明では、給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分はスタブを間隔を介して囲む形態と成しており、その給電端からスタブ接続部分までの給電放射電極部分は、スタブからの不要な電波放射をシールドする機能を有しているが、その給電放射電極部分とは別のシールド部材を設けることによって、より確実にスタブからの不要な電波放射をシールドすることができて、スタブの不要な電波放射に起因したアンテナ構造の無線通信性能の劣化をより抑制することができる。

0026

さらに、無給電放射電極が設けられている構成を備えることによって、給電放射電極と無給電放射電極との複共振状態によって、無線通信用の周波数帯でのより一層の広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることができる。さらにまた、給電放射電極に接続されているスタブと同様の形態のスタブを無給電放射電極にも同様の接続形態で接続させる構成を備えることにより、無給電放射電極は、給電放射電極が無線通信用に共振動作する各周波数帯のそれぞれで給電放射電極との複共振状態を作り出すことができる。これにより、無線通信用に設定された全ての周波数帯で複共振状態を作り出すことができて広帯域化およびアンテナ特性の向上を図ることができる。これにより、アンテナ性能に対する信頼性の高いアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することができる。さらに、スタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率が基体あるいは回路基板の他の部分の誘電率よりも高い構成を備えることによって、そのスタブが形成されている基体部分あるいは回路基板部分の誘電率の高さによってスタブへの波長短縮効果がより大きくなってスタブの長さを短くすることができる。つまり、小型化を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0027

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

0028

図1(a)には第1実施形態例のアンテナ構造が模式的な斜視図により示され、図1(b)には図1(a)の後方側から見たアンテナ構造が模式的な斜視図により示されている。この第1実施形態例のアンテナ構造1は、無線通信装置(例えば携帯型電話機)の回路基板2に搭載される誘電体の基体3と、この基体3の複数の面に渡って形成されている給電放射電極4と、給電放射電極4に接続されているスタブ5とを有して構成されている。この第1実施形態例では、基体3は直方体状と成し、次に示す給電放射電極4およびスタブ5は、基体3の上面3uと前面3f等の複数の面に渡って形成されている。図1(c)には、給電放射電極4およびスタブ5が形成された基体3の展開図が示されている。

0029

スタブ5は、導体板により構成されており、当該スタブ(ショートスタブ)5は、図1(a)〜(c)に示されるように、線状の中心導体7と、当該中心導体7を間隔を介し両側から挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体8(8a,8b)とを有して構成されている。この第1実施形態例では、中心導体7と外側導体8a,8bは、互いに平行に配置され、かつ、中心導体7と外側導体8aとの間の間隔と、中心導体7と外側導体8bとの間の間隔とは同じ寸法となっている。これら中心導体7と外側導体8a,8bは、基体3の前面3fから上面3uに渡って伸長形成されており、中心導体7および外側導体8a,8bにおいて基体3の前面3fに形成されている端部側は基端側であり、基体3の上面3uに形成されている端部側は先端側であり、当該中心導体7と外側導体8a,8bの各先端側は電気的に接続されて接続端と成している。

0030

給電放射電極4は導体板により形成されたλ/4タイプの放射電極であり、一端側Qは、無線通信装置に設けられている無線通信用回路10に電気的に接続される給電端と成し、他端側は開放端Kと成している。図2(a)には、給電放射電極4の給電端Qから開放端Kに至る電流経路Iが簡略的に示されている。この給電放射電極4の電流経路Iのイメージ図に示されるように、給電放射電極4は、給電端Qを起点とし給電端Qから離れる方向に伸長形成した後に折り返して給電端Qに近付く方向に伸長形成され給電端Qと開放端Kとが間隔を介して近接配置されたループ形状と成している。このように給電放射電極4をループ形状とすることによって、基体3の小型化を図ることが可能となる。

0031

図2(b)には、給電放射電極4の構成を分かり易くするためにループ形状の給電放射電極4を便宜上スタブ5と共に直線状に描いたモデル図が示されている。この図2(b)および図1(a)〜(c)に示されるように、給電放射電極4は給電端Q側で二つに分岐しており、その一方の分岐給電放射電極11aはスタブ5の外側導体8aに間隔を介して沿設され当該分岐給電放射電極11aの先端側は、図2(c)の模式的な拡大図に示されるように、スタブ5の外側導体8aの基端側(接続端側とは反対側となる端部)に接続されている。また、給電放射電極4の他方の分岐給電放射電極11bはスタブ5の外側導体8bに間隔を介して沿設され当該分岐給電放射電極11bの先端側は、図2(c)の模式的な拡大図に示されるように、スタブ5の外側導体8bの基端側(接続端側とは反対側となる端部)に接続されている。すなわち、給電端Qからスタブ接続部分に至る給電放射電極4の部分は、スタブ5の接続端側からその両側の側部を間隔を介して囲む形態と成している。

0032

この第1実施形態例では、スタブ5は、給電放射電極4の給電端Qから開放端Kに至るまでの途中の位置に接続されており、スタブ接続部分から開放端Kに至るまでの給電放射電極部分12は、スタブ5の中心導体7に接続されている。

0033

この第1実施形態例では、無線通信用の高い方の周波数帯(例えば2GHz帯)と低い方の周波数帯(例えば900MHz帯)との異なる二つの周波数帯が無線通信用の周波数帯として予め定められている。給電放射電極4は、その給電端Qから開放端Kまでの電気長(電気的な長さ)LLが、上記無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数FLで給電放射電極4が共振動作する電気長となっている。具体的には、例えば、その低い方の設定の共振周波数FLを持つ電波の波長をλLとした場合に、給電放射電極4の給電端Qから開放端Kまでの電気長LLは、略λL/4となっている。

0034

また、給電放射電極4におけるスタブ5の接続部分は、給電端Qから開放端Kに至るまでの途中であって上記無線通信用の高い方の周波数帯で設定された給電放射電極4の共振周波数FHでの電流分布が最小(例えば零あるいはその近傍)となる部分である。具体的には、例えば、その高い方の設定の共振周波数FHを持つ電波の波長をλHとした場合に、給電端Qからの電気長LHが略λH/4となる部分である。また、スタブ5は、給電放射電極4との接続部分(つまり、基端側)から高い方の設定の共振周波数FHで先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス(好ましくはオープン)に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ5は、その基端側から接続端までの電気長が略λH/4である。

0035

ところで、一般的なスタブは、図11(a)に示されるように、中心導体と、当該中心導体の周面を間隔を介して囲む外側導体とを有して構成されている。これに対して、この第1実施形態例では、スタブ5は、基体3に設けることと、製造の容易さとを考慮して考え出されたものであり、線状の中心導体7と、その両側から中心導体7を間隔を介して挟み込む形態で配列配置される線状の外側導体8a,8bとを有して構成されており、一般的なスタブとはその形態が異なるものである。本発明者は、この第1実施形態例において特有な構成を持つスタブ5が一般的なスタブと同様な電気的な特性を有することを実験により確認している。

0036

すなわち、その実験では、図3(c)に示すようなサンプルを用意した。つまり、そのサンプルは、スタブ5と同じ構成を持つ銅箔のスタブ31が誘電体基体(厚みdが1mmで、比誘電率εが6.4である基体)30に設けられている構成を有するものであり、そのスタブ31の中心導体32の基端側は給電部34に接続され、スタブ31の外側導体33(33a,33b)はそれぞれグランド接地されている。

0037

実験では、そのサンプルのスタブ31の中心導体32に給電部34から供給される電流の周波数を700MHz〜2300MHzの周波数範囲可変し、その周波数範囲でのスタブ31のインピーダンス特性を、スタブ31の全長Lsが2cmの場合と4cmの場合とのそれぞれについて調べた。スタブ31の全長Lsが2cmのときの実験結果が図3(a)のスミスチャート実線Aにより示され、スタブ31の全長Lsが4cmのときの実験結果が図3(b)のスミスチャートの実線Bにより示されている。なお、図3(a)、(b)において、点P1は824MHzのときの測定値であり、点P2は960MHzのときの測定値であり、点P3は1710MHzのときの測定値であり、点P4は1950MHzのときの測定値であり、点P5は2170MHzのときの測定値である。

0038

この実験結果から明らかなように、この第1実施形態例において特有な構成を持つスタブ31は、一般的なスタブと同様のインピーダンス特性を有するものである。

0039

給電放射電極4およびスタブ5は上記のように構成されている。それら給電放射電極4およびスタブ5は、例えば同一の導体板により構成されており、抜きや曲げ等の板金加工により同一工程で作製することができる。また、そのように作製された給電放射電極4およびスタブ5は、別工程で予め作製された基体3と組み合わて基体3と一体化してもよいが、例えば、インサート成形等の成形技術を利用して、給電放射電極4およびスタブ5を組み込んだ基体3を作製してもよい。インサート成形技術等の成形技術を利用することによって、基体3の成形工程で基体3を製造すると同時に給電放射電極4およびスタブ5を基体3に組み込むことができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。

0040

上記のように給電放射電極4およびスタブ5が一体的に設けられた基体3は、例えば、図1(a)、(b)に示されるように、回路基板2に搭載される。つまり、この第1実施形態例では、回路基板2は長辺と短辺を有する長方形状であり、基体3は、その前面3fが長方形状の回路基板2の短辺に向かう状態で、回路基板2の端縁部(好ましくは回路基板2の角部)に搭載される。基体3が回路基板2の予め定められた位置に搭載されることにより、給電放射電極4の給電端Qが回路基板2に形成されている無線通信用回路10に電気的に接続される。

0041

この第1実施形態例のアンテナ構造1は上記のように構成されている。このアンテナ構造1では、上述したようにスタブ5はその電気長が略λH/4であり、給電放射電極4におけるスタブ5の接続部分は、給電端Qからの電気長LHが略λH/4となる部分である。このために、給電放射電極4は、給電端Qから開放端K側を高い方の設定の共振周波数FHで見ると、給電端Qからスタブ5との接続部分までの給電放射電極4の部分しか見えず、スタブ5との接続部分から開放端Kまでの給電放射電極部分12は電気的に見えずに無い状態とほぼ等価となる。これにより、この第1実施形態例のアンテナ構造1では、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Qからスタブ5との接続部分までの給電放射電極部分が共振動作を行って無線通信が行われる。また、給電放射電極4は、その給電端Qから開放端Kまでの全体の電気長LLが略λL/4であることから、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には、給電放射電極4の全体が共振動作を行って無線通信が行われる。なお、回路基板2には、当該基板2に形成されている回路のグランドとなるグランド電極(図示せず)が形成されている。この第1実施形態例では、給電放射電極4はλ/4タイプの放射電極であることから、その回路基板2のグランド電極には給電放射電極4の共振動作に起因した電流が誘起されてグランド電極もアンテナとして動作する。また、回路基板2を収容している筐体もグランドと成す場合があり、この場合には、その筐体にも給電放射電極4の共振動作に起因した電流が誘起されてアンテナとして機能することがある。

0042

なお、図1等の例では、給電放射電極4は、そのスタブ接続部分から開放端Kまでの部分12の形状が線状であったが、そのスタブ接続部分から開放端Kまでの給電放射電極部分12の形状は図1等の形態に限定されるものではなく、例えば基体3の大きさや、給電放射電極部分12が持つべき設定の電気長や、無線通信用の低い方の周波数帯の帯域幅等の様々な要素を考慮した適宜な形状を採り得るものである。例えば、スタブ接続部分から開放端Kまでの給電放射電極部分12は、図4(a)の展開図に示されるような四角形状や、五角以上の多角形状であってもよいし、図4(b)の展開図に示されるようなミアンダ形状であってもよい。また、給電放射電極4やスタブ5は、複数の面に渡って形成されていたが、例えば、基体3の大きさの規制が緩い場合等のときには基体3を大きくして給電放射電極4やスタブ5を基体3の一つの面に形成する構成としてもよい。

0043

以下に、第2実施形態例を説明する。なお、この第2実施形態例の説明において、第1実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分重複説明は省略する。

0044

図5(a)には第2実施形態例のアンテナ構造1を構成する基体3の模式的な展開図が示されている。この第2実施形態例では、アンテナ構造1は、互いに異なる三つの周波数帯での無線通信が可能なものであり、給電放射電極4には、2つのスタブ5(5A,5B)が接続されている。図5(b)には、給電放射電極4と、スタブ5(5A,5B)とが、それぞれの形態およびそれらの接続構成を分かり易くするために模式的に書き改められたモデル図が示されている。図5(a)、(b)に示されるように、スタブ5(5A,5B)は、第1実施形態例で述べたように、線状の中心導体7とその両側の線状の外側導体8a,8bを有して構成されている。給電放射電極4は、給電端Q側で二つに分岐して一方側の分岐給電放射電極11aは、スタブ5Bの一方側の外側導体8aに間隔を介して沿設しその外側導体8aの基端側に接続されている。また、他方側の分岐給電放射電極11bはスタブ5Bの他方側の外側導体8bに間隔を介して沿設しその外側導体8bの基端側に接続されている。スタブ5Bの外側導体8a,8bとの接続部分よりも開放端K側の給電放射電極部分は、スタブ5Bの中心導体7の基端側に接続され、当該給電放射電極部分も、上記同様に、二つに分岐して一方側の分岐給電放射電極11a’は、スタブ5Aの一方側の外側導体8aに間隔を介して沿設しその外側導体8aの基端側に接続されている。また、他方側の分岐給電放射電極11b’はスタブ5Aの他方側の外側導体8bに間隔を介して沿設しその外側導体8bの基端側に接続されている。スタブ5Aの外側導体8a,8bとの接続部分よりも開放端K側の給電放射電極部分12は、スタブ5Aの中心導体7の基端側に接続されている。

0045

この第2実施形態例では、給電放射電極4の給電端Qから開放端Kまでの電気長LLは無線通信用に予め定められた三つの周波数帯のうちの最も周波数の低い最低の周波数帯で設定された給電放射電極4の共振周波数FLで給電放射電極4が共振動作を行うための電気長である。具体的には、例えば、その設定の最低の共振周波数FLを持つ電波の波長をλLとしたときに、給電放射電極4の給電端Qから開放端Kまでの電気長LLは略λL/4となっている。また、上記無線通信用に設定された三つの周波数帯のうち、最低の周波数帯よりも高い側の周波数帯でそれぞれ設定された給電放射電極4の共振周波数を低い側から順にFH1,FH2とした場合に、スタブ5Aが接続する給電放射電極4の部分は、設定の共振周波数FH1の電流分布が最小となる部分である。具体的には、その設定の共振周波数FH1の電波波長をλH1としたときに、スタブ5Aが接続する給電放射電極4の部分は、給電端Qからの電気長LH1が略λH1/4となる部分である。スタブ5Aは、給電放射電極4との接続部分から先端部の接続端側を見たときに、ハイインピーダンス(好ましくはオープン)に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ5Aの基端側から接続端側までの電気長は略λH1/4となっている。

0046

さらに、スタブ5Bが接続する給電放射電極4の部分は、上記共振周波数LH1よりも高い設定の共振周波数FH2の電流分布が最小となる部分である。具体的には、その設定の共振周波数FH2の電波波長をλH2としたときに、スタブ5Bが接続する給電放射電極4の部分は、給電端Qからの電気長LH2が略λH2/4となる部分である。スタブ5Bは、給電放射電極4との接続部分から先端部の接続端側を見たときに、ハイインピーダンス(好ましくはオープン)に見える電気長を有している。具体的には、例えば、スタブ5Bの基端側から接続端側までの電気長は略λH2/4となっている。

0047

第2実施形態例のアンテナ構造1における上記構成以外の構成は第1実施形態例と同様である。この第2実施形態例のアンテナ構造1では、給電放射電極4において、給電端Qから開放端K側を前記設定の共振周波数FH1で見たときに、スタブ5Aによって、当該スタブ5Aとの接続部分によりも開放端K側の給電放射電極部分12は電気的に殆ど見えない状態となる。このため、無線通信用の設定の三つの周波数帯のうちの最低の周波数帯での無線通信時には、給電端Qから開放端Kまでの給電放射電極4の全体で共振動作が行われて無線通信が成されるのに対して、その最低の周波数帯よりも高い設定の共振周波数FH1の無線通信用の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Qからスタブ5Aとの接続部分までの給電放射電極部分で共振動作が行われて無線通信が成される。

0048

また、給電端Qから開放端K側を前記設定の共振周波数FH2で見たときに、スタブ5Bによって、当該スタブ5Bとの接続部分によりも開放端K側の給電放射電極部分は電気的に見えない状態となる。このため、共振周波数FH1よりも高い設定の共振周波数FH2の無線通信用の周波数帯での無線通信時には、主として給電端Qからスタブ5Bとの接続部分までの給電放射電極部分で共振動作が行われて無線通信が成される。

0049

なお、図5(a)の例では、スタブ5Aとの接続部分よりも開放端K側の給電放射電極部分12は線状であったが、第1実施形態例でも述べたように、その給電放射電極部分12の形状は図示の例に限定されるものではなく、基体3の大きさや、給電放射電極部分12に対して設定された電気長や、設定の最低の周波数帯の帯域幅等の様々な点を考慮した適宜な形状を採り得るものである。

0050

また、この第2実施形態例では、三つの互いに異なる周波数帯が無線通信用として設定されている場合のアンテナ構造1の構成例を示したが、ここで示した構成を応用して、四つ以上の互いに異なる周波数帯での無線通信が可能なアンテナ構造1を構築することができる。つまり、給電放射電極4は、その給電端Qから開放端Kまでの電気長が無線通信用に設定されている四つ以上の周波数帯のうちの最低の周波数帯で設定された共振周波数で給電放射電極4が共振動作を行うための電気長を持つように形成される。また、その給電放射電極4には、給電端Qから開放端Kに至るまでの途中であって上記四つ以上の無線通信用の周波数帯のうちの、上記最低の周波数帯よりも高い側の無線通信用の各周波数帯でそれぞれ設定された共振周波数の電流分布が最小となるそれぞれの部分に、当該部分から先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス(好ましくはオープン)に見えるスタブ5が接続される。それら各スタブ5の形態は、第1や第2の各実施形態例に示したスタブ5の形態と同様であり、これら各スタブ5と給電放射電極4との接続構成は、第1や第2の各実施形態例に示したスタブ5と給電放射電極4との接続構成と同様である。

0051

以下に、第3実施形態例を説明する。なお、この第3実施形態例の説明において、第1や第2の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

0052

図6(a)には第3実施形態例のアンテナ構造1において特徴的な構成部分が抜き出され基体3を省略した状態で表され、図6(b)には図6(a)のA−A部分の模式的な断面図が示されている。

0053

ところで、給電放射電極4が共振動作して無線通信を行っているときにスタブ5に僅かではあるが電流が通電してスタブ5から無線通信にとっては不要な電波が放射されてしまう場合もある。この第3実施形態例のアンテナ構造1では、第1や第2の各実施形態例と同様に、スタブ5は、その両側から分岐給電放射電極11a,11bによって間隔を介して挟み込まれている。その両側の分岐給電放射電極11a,11bはスタブ5をシールドする機能をも有しており、スタブ5から放射される不要な電波がノイズとして給電放射電極4の無線通信の電波に乗ってしまうことを抑制できるが、この第3実施形態例では、スタブ5の不要電波放射に起因した給電放射電極4の無線通信の電波のSN比悪化をより確実に抑制するためのシールド部材を設けた。

0054

すなわち、この第3実施形態例では、基体3の内部には、スタブ5の中心導体7と外側導体8a,8bの全てに間隔を介して向き合う導体板から成るシールド部材15が配設されている。このシールド部材15は給電放射電極4の分岐給電放射電極11a,11bに電気的に接続されるのが望ましい。この第3実施形態例のアンテナ構造1の上記以外の構成は第1や第2の各実施形態例と同様である。

0055

なお、図6(a)、(b)に示される例では、基体3の内部にシールド部材15が設けられていたが、例えば、図7図7図6(a)のA−A部分に対応する位置の模式的な断面図である)に示されるように、スタブ5の中心導体7と外側導体8a,8bを基体3の内部に配設し、当該スタブ5よりも基体3の内側にシールド部材15を設けると共に、スタブ5の中心導体7と外側導体8a,8bの全てに間隔を介して向き合う導体板から成るシールド部材16を基体3の外側に設けてシールド部材15,16によってスタブ5を基体3の内外方向から挟み込む構成としてもよい。なお、シール部材16は、基体3と一体的に設けられていてもよいし、回路基板2が収容される筐体(図示せず)における基体3の前面3fと間隙を介して対向する部分に設けてもよい。また、シールド部材16は、シールド部材15と同様に、給電放射電極4の分岐給電放射電極11a,11bに電気的に接続されるのが望ましい。さらに、図7では、シールド部材15とシールド部材16の両方のシールド部材が設けられている例が示されていたが、シールド部材15を省略してシールド部材16だけを設けてもよい。

0056

また、図6では、スタブ5は1個だけしか示されていなかったが、もちろん、複数のスタブ5が設けられている場合にもシールド部材15とシールド部材16のうちの一方又は両方を設けてもよいものである。この場合には、シールド部材は、各スタブ5毎にそれぞれ個別に対応させて設けてもよいし、複数のスタブ5に共通の形態で設けてもよい。

0057

以下に、第4実施形態例を説明する。なお、この第4実施形態例の説明において、第1〜第3の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

0058

図8(a)には第4実施形態例のアンテナ構造1が模式的な斜視図により示され、図8(b)には図8(a)の後方側から見た場合のアンテナ構造1の模式的な斜視図が示されている。この第4実施形態例では、スタブ5が基体3内部に設けられている。第4実施形態例のアンテナ構造1の上記以外の構成は第1〜第3の各実施形態例と同様である。なお、第2実施形態例に示したように、複数のスタブ5が設けられている場合には、それら全てのスタブ5を基体3の内部に形成する構成としてもよいし、全てのスタブ5のうちの選択された一部のスタブ5を基体3の内部に形成する構成としてもよい。また、図8(a),(b)の例では、スタブ5の全体を基体3の内部に設けていたが、スタブ5の一部分だけを基体3の内部に設ける構成としてもよい。

0059

さらに、図8(a)の例では、スタブ接続部分よりも開放端K側の給電放射電極部分12は長方形状であったが、前述同様に、そのスタブ接続部分よりも開放端K側の給電放射電極部分12の形状は様々な形状を適宜に採り得るものであり、図8(a)の形状に限定されるものではない。

0060

さらに、図8(a),(b)の例では、スタブ5だけが基体3の内部に設けられていたが、スタブ5と同様に給電放射電極4もその全体あるいは一部分が基体3の内部に形成されている構成としてもよい。また、スタブ5が基体3の内部に形成されるのではなく、給電放射電極4の全体あるいは一部分が基体3の内部に形成される構成としてもよい。

0061

以下に、第5実施形態例を説明する。なお、この第5実施形態例の説明において、第1〜第4の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

0062

図9には第5実施形態例のアンテナ構造1を構成する基体3が模式的な展開図により示されている。この第5実施形態例では、基体3には、給電放射電極4が設けられていると共に、無給電放射電極20が設けられている。無給電放射電極20は、給電放射電極4と間隔を介して隣接配置されており、当該無給電放射電極20は給電放射電極4と電磁結合し当該給電放射電極4と複共振状態を作り出すものである。図9の例では、給電放射電極4は、第1実施形態例のアンテナ構造1を構成する給電放射電極4と同様の構成を備えており、無線通信用に予め定めれた低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との異なる二つの周波数帯での無線通信を行うことができる。無給電放射電極20は、その無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との両方の無線通信用の周波数帯で複共振状態を作り出すために次に示すような構成を備えている。

0063

つまり、無給電放射電極20は給電放射電極4と複共振状態を作り出すべく、無線通信用の低い方の周波数帯における給電放射電極4の共振周波数FLの近傍の周波数が無給電放射電極20の共振周波数fLとして予め設定されると共に、無線通信用の高い方の周波数帯における給電放射電極4の共振周波数FHの近傍の周波数が無給電放射電極20の共振周波数fHとして予め設定されている。無給電放射電極20は、その一端側がグランドに接地されるグランド接地端G側と成し、他端側が開放端Mと成しており、無給電放射電極20のグランド接地端Gから開放端Mに至るまでの全体の電気長は、無線通信用の低い方の周波数帯で設定された共振周波数fLで無給電放射電極20が共振動作を行うための電気長である。また、無給電放射電極20のグランド接地端Gから開放端Mに至るまでの途中であって無線通信用の高い方の周波数帯で設定された共振周波数fHの電流分布が最小(例えば零あるいはその近傍)となる部分には、スタブ21が接続されている。そのスタブ21は、給電放射電極4に接続されているスタブ5と同様に、中心導体22とその両側の外側導体23(23a,23b)を有して構成されている。当該スタブ21は、無給電放射電極20との接続部分から無線通信用の高い方の設定共振周波数fHで先端部の接続端側を見たときにハイインピーダンス(好ましくはオープン)に見える電気長を備えている。

0064

無給電放射電極20は上記のように構成されている。このため、無給電放射電極20においては、無線通信用の低い方の周波数帯での無線通信時には、グランド接地端G側から開放端Mまでの全体で設定の共振周波数fLでの共振動作を行う。また、無線通信用の高い方の周波数帯での無線通信時には、主としてグランド接地端G側からスタブ21との接続部分までの無給電放射電極部分で設定の共振周波数fLでの共振動作を行う。このように無給電放射電極20が共振動作を行うことにより、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯とのそれぞれで無給電放射電極20と給電放射電極4との複共振状態が作り出される。このために、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との両方の周波数帯での広帯域化を図ることができる。

0065

この第5実施形態例のアンテナ構造1の上記以外の構成は第1〜第4の各実施形態例の構成と同様である。

0066

なお、図9の例では、無給電放射電極20は、異なる二つの周波数帯での無線通信が可能な給電放射電極4を備えたアンテナ構造1に設けられていたが、例えば、無給電放射電極は、第2実施形態例に述べたような三つ以上の異なる周波数帯での無線通信か可能な給電放射電極4が設けられているアンテナ構造1に設けてもよい。例えば、三つ以上の異なる周波数帯での無線通信か可能な給電放射電極4が設けられているアンテナ構造1に無給電放射電極を設ける場合に、その無給電放射電極が、全ての無線通信用の周波数帯で複共振状態を作り出す場合には、例えば、無給電放射電極は、給電放射電極4に接続されているスタブ5と同様な構成を持つスタブを同じ数だけ同様の接続形態でもって接続されている構成とする。また、無給電放射電極は、全ての無線通信用の周波数帯のうちの一つの周波数帯においてのみ複共振状態を作り出す構成としてもよい。この場合には、無給電放射電極にはスタブは接続されない。

0067

さらに、無給電放射電極と、当該無給電放射電極に接続されるスタブとのうちの一方又は両方の全体あるいは一部分が基体3の内部に設けられる構成としてもよい。

0068

さらに、無給電放射電極にスタブが接続される場合には、その無給電放射電極に接続されるスタブから放射される不要な電波をシールドするためのシールド部材を設けてもよい。例えば、そのシールド部材は、第3実施形態例で述べた給電放射電極4のスタブ5に対するシールド部材15,16と同様な構成を持つ。

0069

さらに、給電放射電極4と無給電放射電極20との間の間隔や、給電放射電極4に対する無給電放射電極20の隣接配置位置等は、図9の例に限定されるものはなく、給電放射電極4と無給電放射電極20が良好な複共振状態を作り出すように適宜設定されるものである。

0070

以下に、第6実施形態例を説明する。この第6実施形態例は無線通信装置に関するものである。この第6実施形態例の無線通信装置は、第1〜第5の各実施形態例に示したアンテナ構造1のうちの何れか1つのアンテナ構造1が設けられている。無線通信装置におけるアンテナに関する構成部分以外の構成には様々な構成があり、この第6実施形態例では、アンテナに関する構成部分以外の構成は何れの適宜な構成を採用してもよく、ここでは、その説明は省略する。また、アンテナ構造1の説明も前述したので、ここでは、省略する。

0071

なお、この発明は第1〜第6の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、第1〜第6の各実施形態例では、給電放射電極4およびスタブ5は基体3に形成されていたが、例えば、給電放射電極4およびスタブ5は、図10(a)に示されるように、回路基板2の基板面に設ける構成としてもよい。この場合には、基体3を省略することができる。回路基板2の基板面に給電放射電極4およびスタブ5を設ける場合には、例えば、回路基板2の内部に、図10(b)の模式的な断面図の鎖線に示されるような、スタブ5からの不要な電波をシールドするシールド部材15を設けてもよい。

0072

また、図10(c)の模式的な断面図に示されるように、給電放射電極4およびスタブ5を回路基板2の内部に設けてもよい。さらに、給電放射電極4とスタブとのうちの一方の全体あるいは一部分が回路基板2の基板面に形成され、残りの部分が回路基板2の内部に形成される構成としてもよい。スタブ5が回路基板2の内部に設けられる場合には、図10(c)の鎖線に示されるように、スタブ5を上下両側から挟み込む形態でもってシールド部材15,16が配設されている構成としてもよい。これにより、より一層スタブ5のシールド性能を高めることができる。

0073

さらに、無給電放射電極が設けられる場合にも、その無給電放射電極は回路基板2の基板面あるいは内部に設けられる構成としてもよい。さらに、無給電放射電極にスタブが接続される場合には、そのスタブは回路基板2の基板面あるいは内部に設けられる構成としてもよい。さらに、第1〜第6の各実施形態例では、給電放射電極4はモノポールアンテナであったが、給電放射電極4は逆Fアンテナであってもよく、この場合には、給電放射電極4における給電端Qの近傍をグランドに電気的に接続させて無線通信用回路10側とのインピーダンス整合を図るグランド接地用電極が設けられる。さらに、第1〜第6の各実施形態例では、給電放射電極4は1個だけ設けられていたが、複数の給電放射電極を設けてもよい。複数の給電放射電極が設けられる場合には、それら全ての給電放射電極が第1〜第6の各実施形態例に示したような給電放射電極4と同様な構成を備えていてもよいし、全ての給電放射電極のうちの選択された一部の給電放射電極だけが第1〜第6の各実施形態例に示したような給電放射電極4と同様な構成を備えていてもよい。また、無給電放射電極に関しても同様に、複数の無給電放射電極を設けてもよく、それら全ての無給電放射電極が第5実施形態例で述べたようなスタブが接続されている構成としてもよいし、全ての無給電放射電極のうちの選択された一部の無給電放射電極だけがスタブが接続されている構成を備えていてもよい。

0074

さらに、基体3はその全体に渡って誘電率が同じものであったが、スタブ5が形成されている基体3の部分が基体3の他の部分の誘電率よりも高い誘電率を有する構成としてもよい。また、スタブ5が基体3の表面や回路基板2の基板面に形成されている場合には、そのスタブ5の上側に、基体3あるいは回路基板2の誘電率よりも高い誘電率を持つ誘電体の部材を設けてもよい。

図面の簡単な説明

0075

第1実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。
第1実施形態例のアンテナ構造を構成している給電放射電極とスタブのそれぞれの形状およびそれらの接続形態の一例を説明するための図である。
本発明者が行った実験およびその結果を説明するための図である。
給電放射電極のその他の形態例を表したモデル図である。
第2実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。
第3実施形態例において特徴的な構成部分を説明するための図である。
シールド部材のその他の構成例を説明するための図である。
第4実施形態例を説明するための図である。
第5実施形態例を説明するための図である。
その他の実施形態例を説明するための図である。
従来例を説明するための図である。
別の従来例を説明するための図である。

符号の説明

0076

1アンテナ構造
2回路基板
3基体
4給電放射電極
5,21スタブ
7,22中心導体
8,23外側導体
11a,11b分岐給電放射電極
15,16シールド部材
20 無給電放射電極

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