JP2013150101A - アンテナ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で、低SARのマルチバンドアンテナを提供すること。
【解決手段】アンテナ素子と、アンテナ素子の一端と接続される給電点と、を有するアンテナユニットと、少なくとも1つの角部を有するグラウンドと、を備え、アンテナユニットがグラウンドの角部に配置されるアンテナである。上記アンテナにおいて、給電点をグラウンドの一角部を形成する一辺付近に配置する。また、給電点を配置しない角部の他辺側において、アンテナ素子の給電点から離隔する部分を、グラウンドから第1の平均距離をもって配すると共に、給電点を配置する一辺側において、アンテナ素子の給電基部のうちグラウンドを対向する部分を、グラウンドから第1の平均距離より小さい第2の平均距離をもって近接して配するようにした。
【選択図】図1
【解決手段】アンテナ素子と、アンテナ素子の一端と接続される給電点と、を有するアンテナユニットと、少なくとも1つの角部を有するグラウンドと、を備え、アンテナユニットがグラウンドの角部に配置されるアンテナである。上記アンテナにおいて、給電点をグラウンドの一角部を形成する一辺付近に配置する。また、給電点を配置しない角部の他辺側において、アンテナ素子の給電点から離隔する部分を、グラウンドから第1の平均距離をもって配すると共に、給電点を配置する一辺側において、アンテナ素子の給電基部のうちグラウンドを対向する部分を、グラウンドから第1の平均距離より小さい第2の平均距離をもって近接して配するようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、アンテナに関する。特に、本発明は、携帯端末に内蔵するマルチバンドアンテナに関する。
近年、携帯端末に内蔵するアンテナは、携帯端末の多機能化に対応する必要性から、広帯域特性を有するマルチバンドアンテナであることが求められている。マルチバンドアンテナの場合、周波数毎に異なるアンテナを設ける必要がなくなり、携帯端末の小型化に有利である。
一方、MIMO(Multiple Input Multiple Output)やダイバーシティ技術のように、アンテナの本数を増やすことで、通信の高速化や通信品質の改善が行われている。これらの技術では、アンテナ間の相関係数を低くすることが求められている。アンテナ間の相関係数を低くするには、一般的にアンテナ間の距離を2分の1波長以上、確保することが必要であるが、波長の長い1GHz以下のローバンド帯では十分なアンテナ間距離を確保することができず、携帯端末を小型化し、且つ相関係数を低くすることは困難な状況にある。
また、携帯端末は、複数の無線システムに対応して、同時に通信することも求められるようになってきており、その結果、携帯端末が送信する合計電力が大きくなり、従来以上にSAR(Specification Absorption Ratio)を低減することが必要となってきている。ここで、SARとは、人体が電波にさらされることによって単位質量の組織に単位時間に吸収されるエネルギー量のことをいい、所定の許容値以下にすることが必要とされている。
上記した相関係数の低減やSARの低減のため、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献1には、長方形の導電性地板と、地板上に配置された一対のアンテナを備え、上記地板の一辺に切り込みが形成されたアンテナ装置が開示されている。上記アンテナ装置によれば、一方のアンテナの放射パターンのヌル点を他方のアンテナで補うようにすることができ、2つのアンテナ間の相関係数が改善される。
また、特許文献2には、複数のアンテナ素子の間を遮る反射板を設けたアンテナ装置が開示されている。上記アンテナ装置によれば、アンテナ素子毎に独立した指向性を持たせつつ、各アンテナ素子間の電磁結合および空間相関係数を低減することができる。
また、特許文献3には、通信時に共振を起こす導電性部材がケースの裏面に配置された無線通信装置が開示されている。上記導電性部材の上端はグランドに接続され、下端は開放されているため、上端のインピーダンスは0に、下端のインピーダンスが無限大に近づく。これによりアンテナ給電部から流れる電流は、導電性部材に流れ、スピーカ付近に流れることが少なくなるので、スピーカ付近におけるSARを低減することができる。
また、特許文献4には、地板の隅付近に配置された給電点と、給電点に接続されたアンテナ素子と、地板に接続された無給電素子と、で構成されたアンテナ装置が開示されている。ここで、給電点から地板の遠い短辺までの長さと、給電点から地板を介して無給電素子の先端に至るまでの長さとが、ほぼ等しくなるように構成する。上記の構成により、地板に励振される高周波電流が分散されるので、SARを低減することができる。
以下の分析は、本発明により与えられる。
特許文献1では相関係数を改善するために、グラウンドに切り込みを入れているが、部品実装領域が減少し端末サイズが大きくなったり、端末の機械的強度が低下したりするという問題が生じる。
また、特許文献2では、相関係数を改善するためにアンテナ間に反射板を挿入しているが、反射板を追加するために、端末サイズや重量が大きくなってしまうという問題が生じる。
また、特許文献3や特許文献4では、SAR改善のために新たな素子(特許文献3では導電性部材、特許文献4では無給電素子)を追加しており、端末サイズへの影響が生じてしまう。
上述したように、特許文献1〜4では、いずれも端末サイズに影響が発生し、小型化の実現が難しいという問題がある。また、前述のように、携帯端末に内蔵するアンテナは、周波数特性が広帯域であるマルチバンドアンテナであることが求められている。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型で、低SARのマルチバンドアンテナを提供することを課題とする。
本発明の第1の視点によるアンテナは、アンテナ素子と、前記アンテナ素子の一端と接続される給電点と、を有するアンテナユニットと、少なくとも1つの角部を有するグラウンドと、を備え、前記アンテナユニットが前記グラウンドの角部に配置されるアンテナである。前記アンテナにおいて、前記給電点を前記グラウンドの一角部を形成する一辺付近に配置する。また、前記給電点を配置しない前記角部の他辺側において、前記アンテナ素子の前記給電点から離隔する部分を、前記グラウンドから第1の平均距離をもって配すると共に、前記給電点を配置する前記一辺側において、前記アンテナ素子の給電基部のうち前記グラウンドと対向する部分を、前記グラウンドから前記第1の平均距離より小さい第2の平均距離をもって近接して配する。
本発明のアンテナによれば、小型で、低SARのマルチバンドアンテナを提供することが可能になる。
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。なお、実施形態の概要の説明において付記した図面参照符号は専ら理解を助けるための例示であり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
本発明の一実施形態におけるアンテナは、図1に示すように、アンテナ素子10と、アンテナ素子10の一端と接続される給電点20と、を有するアンテナユニットと、少なくとも1つの角部(40等)を有するグラウンド30と、を備え、アンテナユニットがグラウンドの角部(40等)に配置されるアンテナである。上記アンテナにおいて、給電点20をグラウンドの一角部40を形成する一辺31付近に配置する。また、給電点20を配置しない角部の他辺32側において、アンテナ素子10の給電点20から離隔する部分(アンテナ素子10のQ〜Tの部分)を、グラウンド30から第1の平均距離をもって配すると共に、給電点20を配置する一辺側において、アンテナ素子10の給電基部(アンテナ素子10のP〜Qの部分)のうちグラウンド30と対向する部分(近接部41)を、グラウンド30から第1の平均距離より小さい第2の平均距離(図1(b)のd)をもって近接して配する。
上記の構成により、グラウンド30から第2の平均距離で配置した近接部41でアンテナ素子10の素子長を稼げるため、グラウンド30から第1の平均距離で配置した給電点20から離隔する部分の素子長を短くすることができ、第2の平均距離が第1の平均距離よりも小さいことからアンテナの小型化が可能となる。また、給電点20を基点とする共振特性に加えて、アンテナ素子10の近接部41の終点を基点とする共振特性も生じるため、広帯域な特性が得られ、アンテナ素子数を増やすことなくマルチバンドアンテナを実現することができる。また、アンテナ素子10の近接部41により、グラウンド30に流れるアンテナ電流が分散される。それにより、SARのピーク値を低くすることができる。
上記アンテナは、図4に示すように、グラウンド30が複数の角部(40、43等)を有し、複数の上記アンテナユニット(10と20によるアンテナユニット、12と22によるアンテナユニット)を、夫々異なるグラウンド30の角部(40、43)に配置してもよい。
また、図7に示すように、アンテナ素子13に、分岐部23を設けるようにしてもよい。
また、図10に示すように、アンテナ素子15の一部を、グラウンド30上に配置するようにしてもよい。
また、図11に示すように、グラウンドの角部40に突起部33を設けるようにしてもよい。
また、上記アンテナ素子の長さは、共振周波数の約4分の1波長とすることが好ましい。
また、上記した複数のアンテナユニットを配置するアンテナにおいて、複数のアンテナユニットのうち、少なくとも1つのアンテナユニットの給電点を、グラウンド30の角部に配置するようにしてもよい。
複数のアンテナユニットを組み合わせて構成するアンテナであって、上記したアンテナ(図1の1)を含むようにしてもよい。
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
[第1の実施形態]
(第1の実施形態1の構成)
図1(a)は、第1の実施形態のアンテナ1の構造を示す斜視図である。また、図1(b)はアンテナ1の上面図(YZ平面)、図1(c)はアンテナ1の側面図(YX平面)、図1(d)はアンテナ1の側面図(ZX平面)である。図1(a)〜(d)に示すように、アンテナ1は、アンテナ素子10と給電点20で構成されるアンテナユニットと、携帯端末のグラウンド30と、を備えている。上記アンテナユニットにおいて、アンテナ素子10の一端は給電点20と接続されている(図1のP)。また、グラウンド30は、矩形形状であり、4つの角部を有している。
(第1の実施形態1の構成)
図1(a)は、第1の実施形態のアンテナ1の構造を示す斜視図である。また、図1(b)はアンテナ1の上面図(YZ平面)、図1(c)はアンテナ1の側面図(YX平面)、図1(d)はアンテナ1の側面図(ZX平面)である。図1(a)〜(d)に示すように、アンテナ1は、アンテナ素子10と給電点20で構成されるアンテナユニットと、携帯端末のグラウンド30と、を備えている。上記アンテナユニットにおいて、アンテナ素子10の一端は給電点20と接続されている(図1のP)。また、グラウンド30は、矩形形状であり、4つの角部を有している。
一般に、アンテナ素子を携帯端末に内蔵する場合には、限られたスペースに配置するため、折り曲げたり、メアンダ形状としたりすることが行われる。本実施形態のアンテナ素子10は、携帯端末に内蔵する必要性から、折り返し形状の逆Lアンテナを使用している。ここで、アンテナ素子の長さは共振周波数の約4分の1波長になっている。
図1(a)に示すように、アンテナ素子10と給電点20を含むアンテナユニットは、グラウンド30の1つの角部40に配置される。アンテナ素子10には、図1(a)に示すように、P、Q、R、S、Tの参照符号を付している。ここで、Pはアンテナ素子10と給電点20の接続点であり、Tはアンテナ素子10の開放端である。また、アンテナ素子10は、給電点20と接続される給電基部(P〜Q)と、給電点から離隔する部分(Q〜T)により構成される。
給電点20は、角部40を形成する一辺31の付近に配置される。また、アンテナ素子10は、給電点20を配置する一辺31に近接した状態で角部40まで並走される。具体的には、図1(d)の側面図に示すように、アンテナ素子10の近接部41は、グラウンド30が形成する平面上に配置される。また、図1(b)に示すように、近接部41は、グラウンドの角部40を形成する一辺31から距離dで、一辺31と平行に配置される。
但し、第1の実施形態では上記のようにアンテナ素子10の給電基部を配置するが、それに限定されない。例えば、アンテナ素子10の給電基部は直線でなくてもよいし、給電基部はグラウンド30が形成する平面上に存在していなくてもよい。但し、このような場合には、近接部41と一辺31との距離は、近接部41内の点の位置により変化するので、以下のように第2の平均距離を定義し、近接部41のグラウンド30からの距離を第2の平均距離で規定する。即ち、第2の平均距離は、近接部41内の各点が一辺31に対して最短となる長さを、Pから近接部41の終点に亘って平均した長さと定義する。ここで、第1の実施形態の配置の場合には、第2の平均距離はdとなる。
一方、アンテナ素子10の給電点から離隔する部分(Q〜T)のうち、アンテナ素子10のQ〜Rの部分は、図1(c)の側面図に示すように、グラウンド30が形成する平面上に配置される。但し、第1の実施形態では上記のように配置するが、それに限定されず、アンテナ素子10のQ〜Rの部分は、グラウンド30が形成する平面上に配置されていなくてもよい。また、角部40の他辺32側では、図1(b)(d)に示すように、アンテナ素子10のQ〜Rの部分は他辺32から距離D1であるが、アンテナ素子10のS〜Tの部分は他辺32から距離D2である。また、アンテナ素子10のR〜Sの部分は他辺32から距離D1〜D2の間の値になる。このように、アンテナ素子10のQ〜Tでは、点の位置により他辺32からの距離が変化するので、以下のように第1の平均距離を定義し、アンテナ素子10の給電点から離隔する部分(Q〜T)のグラウンド30から距離を第1の平均距離で規定する。即ち、第1の平均距離は、Q〜T内の各点が他辺32から最短となる長さを、QからTに亘って平均した長さと定義する。
本実施形態のアンテナ1は、このようにして求めた第1及び第2の平均距離に対して、第2の平均距離が第1の平均距離よりも小さくなるように配置される。
次に、本発明に関連した比較例のアンテナ9の構造について説明する。図13は、比較例のアンテナ9の構造を示す斜視図である。図13を図1と比較すると分かるように、比較例のアンテナ9は、給電点29をグラウンド39の角部に配置している点が異なっている。アンテナ素子19は、第1の実施形態と同様に、折り返し形状の逆Lアンテナである。共振周波数を第1の実施形態と同じにしてあり、アンテナ素子19の長さは、アンテナ素子10(図1)の長さとおよそ同じである。しかしながら、アンテナ素子19は近接部を有していないので、その分、Y軸方向の長さがアンテナ素子10に比べて長くなっている。
アンテナ1(第1の実施形態)とアンテナ9(比較例)の構造を比較すると、給電点から離隔する部分は、アンテナ9のほうがY方向に長くなっている点のみ異なるが、基本的な構造に差はない。また、グラウンド30からの第1の平均距離は、略同様の値となる。一方、前述したように、アンテナ1の給電基部は、グラウンド30と近接する近接部41を有し、近接部41のグラウンド30からの第2の平均距離が第1の平均距離よりも小さくなるように配置されている点が、比較例のアンテナ9に対して大きく異なっている点である。
(第1の実施形態の動作)
次に、上記したアンテナ1(第1の実施形態)と、アンテナ9(比較例)の構造の違いから生ずる特性の違いについて、説明する。アンテナ1とアンテナ9は、どちらも基本モードの共振周波数を800MHzに合わせている。すなわち、アンテナ素子の長さを、800MHzに対応する波長の約4分の1としている。図2に、アンテナ1とアンテナ9のVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)特性を示す。ここで、VSWR特性とは、交流の伝送線路における進行波と反射波の関係を示す数値であり、電圧定在波比と呼ばれる。VSWRはアンテナにおいても適用することができ、VSWRが高いと反射して戻ってくるリターンロスが発生し、電力効率が低下する。一般にVSWRは1.5以下が理想、3以下が実用上の限界とされている。
次に、上記したアンテナ1(第1の実施形態)と、アンテナ9(比較例)の構造の違いから生ずる特性の違いについて、説明する。アンテナ1とアンテナ9は、どちらも基本モードの共振周波数を800MHzに合わせている。すなわち、アンテナ素子の長さを、800MHzに対応する波長の約4分の1としている。図2に、アンテナ1とアンテナ9のVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)特性を示す。ここで、VSWR特性とは、交流の伝送線路における進行波と反射波の関係を示す数値であり、電圧定在波比と呼ばれる。VSWRはアンテナにおいても適用することができ、VSWRが高いと反射して戻ってくるリターンロスが発生し、電力効率が低下する。一般にVSWRは1.5以下が理想、3以下が実用上の限界とされている。
図2に示すように、比較例のアンテナ9では、800MHzに基本モードの共振と、2GHz付近に高次モードの共振が得られる。ここで、単純なモノポールアンテナの場合には、3次の高次モードが発生するため、基本モードの共振周波数の3倍の周波数に共振が現われるが、逆Lアンテナのように折り返しを設けたアンテナは、アンテナ素子間に容量結合が生じるため、3倍とはならずに高次モードは低めの周波数となる。このような理由により、高次モードの共振は2GHz付近に現われている。
一方、第1の実施形態のアンテナ1の場合、800MHzの基本モードの共振と、2GHz以上の高周波で広帯域な特性が得られている。これは、給電点20を基点とする共振の他に、アンテナ素子10とグラウンド30の近接部41の終点(すなわち、角部40)を基点とする共振特性も生じるためである。具体的には、アンテナ素子10の長さをL1とすると、給電点20を基点とする共振により、L1=λ1/4を満たす波長λ1に対応する周波数f1(800MHz)の基本モードと、その高次モードが生じる。一方、角部40からアンテナ素子の開放端までの距離をL2とすると、角部40を基点とする共振により、L2=λ2/4を満たす波長λ2に対応する周波数f2の基本モードと、その高次モードが生じる。第1の実施形態のアンテナ1では、周波数f2を近接部41の長さによって調整することが可能であり、f2の高次モードの共振がf1の高次モードの共振と周波数軸上で連結するように近接部41の長さを調整することにより広帯域化を実現している。
次に、第1の実施形態のアンテナ1のSARと、比較例のアンテナ9のSARを比較する。図3は、上記の2つのアンテナの周波数毎のSARのシミュレーション結果を示すグラフである。1.7GHz〜2.3GHzの周波数範囲で、0.1GHzおきにシミュレーションを行っている。図3の2つのグラフは、アンテナ9のピーク値で規格化している。図3から分かるように、アンテナ1、アンテナ9共に、1.9GHzでSARのピーク値を持つが、アンテナ1のほうが、SARのピーク値は低くなっている。
ここで、SARを評価する際、図12に示すように、アンテナ素子(10、19等)が携帯端末50の下部に内蔵され、携帯端末のユーザ60が携帯端末50を頬に当てた状態で通話することを想定している。アンテナ1の場合、給電点20がグラウンド基板の角でないところに配置されているため、グラウンド30と近接している近接部41の効果で、グラウンド30を流れる電流はグラウンド30のZ方向に分散されやすいと考えられる。このような理由により、頬に当たる付近の電流分布をアンテナ1とアンテナ9で比較すると、アンテナ1の場合のほうが、頬に当たる部分の電流分布が小さくなり、SARのピーク値が小さくなると考えられる。
上記した近接部41によりグラウンド30を流れる電流を分散させる効果は、近接部41とグラウンド30間の第2の平均距離(図1(b)のd)および近接部41の長さに応じて変化する。また、図2で示したVSWR特性も、第2の平均距離および近接部41の長さに影響を受けて変化する。そこで、以上の効果をバランスよく得るために適した第2の平均距離は、基本共振周波数の200分の1波長前後となり、近接部41の長さは16分の1波長前後となる。この第2の平均距離の最適値は、逆Lアンテナのパラメータである第1の平均距離に対して小さな値となる。また、第2の平均距離や近接部41の長さは基本共振周波数の200分の1波長前後や16分の1波長前後に限定されず、重視する特性に応じて調節するようにしてもよい。
また、誘電体でアンテナ素子10を保持した場合は、波長短縮効果により適した長さが短くなる。
以上説明したように、第1の実施形態に係るアンテナによれば、以下の効果が得られる。まず、グラウンド30から第2の平均距離で配置した近接部41でアンテナ素子10の素子長を稼げるため、グラウンド30から第1の平均距離で配置した給電点20から離隔する部分の素子長を短くすることができ、第2の平均距離が第1の平均距離よりも小さいことからアンテナの小型化が可能となる。
また、給電点20を基点とする共振特性に加えて、アンテナ素子10とグラウンド30の近接部41の終点を基点とする共振特性も生じるため、広帯域な特性が得られ、アンテナ本数を増やすことなくマルチバンドアンテナを実現することができる。また、上記の広帯域化は、給電点20の配置をグラウンド30の一辺31の付近にするだけでよいので、小型、低コストを維持した上で、マルチバンドアンテナを実現することができる。
また、アンテナ素子10がグラウンド30と近接する近接部41の効果で、グラウンド30の電流が分散するため、SARのピーク値を低減することができ、SAR許容値内にすることを、より実現しやすくなる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。図4は、第2の実施形態に係るアンテナ2の構造を示す斜視図である。図4を図1と比較すると分かるように、アンテナ2は、アンテナ1(図1)に対して、アンテナ素子12と給電点22で構成されるアンテナユニットを角部43に追加している。図4に示すように、2つのアンテナユニットが角部40及び43に対称に配置される。
次に、第2の実施形態について説明する。図4は、第2の実施形態に係るアンテナ2の構造を示す斜視図である。図4を図1と比較すると分かるように、アンテナ2は、アンテナ1(図1)に対して、アンテナ素子12と給電点22で構成されるアンテナユニットを角部43に追加している。図4に示すように、2つのアンテナユニットが角部40及び43に対称に配置される。
次に、第2の実施形態のアンテナ2の動作を、第1の実施形態のアンテナ1の動作と比較しながら説明する。図5は、第2の実施形態のアンテナの放射パターンを説明するための図である。図5は、第2の実施形態のアンテナ2のアンテナ素子10側のみの放射パターンと、比較例のアンテナ9の放射パターンを示している。図5に示すようにアンテナ2のアンテナ素子10側のみの放射パターンは、Z軸に対して傾いた直線mに略線対称のパターンとなる。一方、アンテナ9の放射パターンは、Z軸に対して傾いた直線m0に線対称のパターンとなる。ここで、直線mのほうが、直線m0よりも傾いている。即ち、アンテナ2のアンテナ素子10側のみの放射パターンは、アンテナ9の放射パターンよりも傾いている。
以下に、アンテナの放射パターンが傾く理由を、説明する。一般に、逆Lアンテナのようなモノポールアンテナは、グラウンドが鏡像として働き、ダイポールアンテナと同様に動作する。従って、固定したグラウンドに対してアンテナ素子の位置を変更するということは、ダイポールアンテナを傾けるのと同様の意味を持つ。グラウンドが有限の大きさであり、アンテナ素子も折り曲げているため単純ではないが、図6に示すように、アンテナ素子の位置を点P→点R1(比較例のアンテナ位置)→点Q1(アンテナ素子10の位置)と移動させると、それにつれてダイポールアンテナの傾きが大きくなり、放射パターンの傾きも大きくなるといえる。
また、図6に示すように、アンテナ素子の位置を点P→点R2→点Q2(アンテナ素子12の位置)と逆方向に移動させた場合、ダイポールアンテナは逆方向に傾くことになる。従って、放射パターンも逆に傾く。以上に説明した原理により、図5に示すように、放射パターンは傾くことになる。一方、アンテナ2のアンテナ素子12による放射パターンは、図5に示す直線nに線対称のパターンとなる(アンテナ素子12による放射パターンは不図示)。
アンテナ2のアンテナ素子10とアンテナ素子12による放射パターンは、各々のアンテナ素子による放射パターンの重ね合わせとなるが、各々の放射パターンは逆方向に傾いているため、2つのアンテナ素子間の相関係数をより低くすることができる。これは、一方のアンテナ素子の放射パターンの凹んでいるところが、他方のアンテナ素子の放射パターンでは凸となっているためである。そのため、2つのアンテナ素子を組み合わせたときの放射パターンの形状をより均一にするという効果も得られる。
比較例のアンテナ9においても、2つのアンテナ素子をグラウンド30の角部に設けることを想定すると、2つのアンテナ素子は逆向きに傾くので同様に相関係数を低くすることは可能であるが、図5に示すように、第2の実施形態のほうが、放射パターンの傾きをより大きくすることができるから、2つのアンテナ素子間の相関係数をより低くすることができる。
また、2つのアンテナ素子間の相関係数の定量化方法として、例えば、特許文献5に、アンテナの放射パターンと到来分布から相関係数を算出する演算式が開示されており、相関係数を数値化して評価することもでき、第2の実施形態のアンテナ2では、比較例のアンテナ9に対して、相関係数が低い値が得られる。
以上説明したように、第2の実施形態に係るアンテナによれば、第1の実施形態の効果に加えて、さらに以下の効果が得られる。第2の実施形態のアンテナ2の各々のアンテナ素子(10、12)の放射パターンを大きく傾けることができる。また、2つのアンテナ素子(10、12)による放射パターンは逆方向に傾くから、2つのアンテナ素子(10、12)の相関係数を低くすることができる。さらに、2つのアンテナ素子(10、12)を組み合わせたときの放射パターンをより均一にすることができるという効果が得られる。
また、組み合わせるアンテナユニットは、一方が、本発明の第1の実施形態のアンテナユニット(10と20によるアンテナユニット)で、他方が、比較例のアンテナユニット(19と29によるアンテナユニット)やその他のアンテナとしてもよい。ここで、その他のアンテナは、任意のアンテナが適用可能であり、例えば、ロッドアンテナ等を使用してもよい。これらの場合も、第1の実施形態の1つのアンテナユニットによる放射パターンは大きく傾いているため、比較例の放射パターンやその他のアンテナの放射パターンと組み合わせることにより、相関係数を低くする効果が得られる。
また、図4に示した第2の実施形態では、2つのアンテナユニットを組み合わせた場合について例示しているが、それに限定されず、3つ以上のアンテナユニットを組み合わせるようにしてもよい。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図7は第3の実施形態のアンテナ3の構造を示す斜視図である。図7を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、図7のアンテナ素子13は、図1のアンテナ素子10に対して、新たに分岐部23を有する点が異なっている。第3の実施形態のアンテナ3においても、第2の平均距離が第1の平均距離より小さくなるように配置される。アンテナ3では、給電点20から分岐部23の先端までの長さに対応した共振が加わることとなり、アンテナ3は、アンテナ1(第1の実施形態)に対して、さらに広帯域な特性が得られる。図8は、アンテナ1とアンテナ3のVSWR特性を示すグラフである。図8に示すように、アンテナ3は、1.7GHz付近でより広帯域な特性になっていることが分かる。
次に、第3の実施形態について説明する。図7は第3の実施形態のアンテナ3の構造を示す斜視図である。図7を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、図7のアンテナ素子13は、図1のアンテナ素子10に対して、新たに分岐部23を有する点が異なっている。第3の実施形態のアンテナ3においても、第2の平均距離が第1の平均距離より小さくなるように配置される。アンテナ3では、給電点20から分岐部23の先端までの長さに対応した共振が加わることとなり、アンテナ3は、アンテナ1(第1の実施形態)に対して、さらに広帯域な特性が得られる。図8は、アンテナ1とアンテナ3のVSWR特性を示すグラフである。図8に示すように、アンテナ3は、1.7GHz付近でより広帯域な特性になっていることが分かる。
以上説明したように、第3の実施形態に係るアンテナによれば、第1の実施形態よりもさらに広帯域なマルチバンドアンテナを提供することができるという効果が得られる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。図9(a)は第4の実施形態のアンテナ4の構造を示す斜視図である。また、図9(b)はアンテナ4の上面図(YZ平面)、図9(c)はアンテナ4の側面図(YX平面)、図9(d)はアンテナ4の側面図(ZX平面)である。図9を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、アンテナ素子14として、折り返し回数を増やしたアンテナ素子を使用する点が異なっている。また、図9に示すアンテナ素子14以外にも様々なアンテナ素子を適用することが可能であり、例えば、ヘリカル状の形状のアンテナ素子を使用してもよい。
次に、第4の実施形態について説明する。図9(a)は第4の実施形態のアンテナ4の構造を示す斜視図である。また、図9(b)はアンテナ4の上面図(YZ平面)、図9(c)はアンテナ4の側面図(YX平面)、図9(d)はアンテナ4の側面図(ZX平面)である。図9を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、アンテナ素子14として、折り返し回数を増やしたアンテナ素子を使用する点が異なっている。また、図9に示すアンテナ素子14以外にも様々なアンテナ素子を適用することが可能であり、例えば、ヘリカル状の形状のアンテナ素子を使用してもよい。
アンテナ4には、図9(a)に示すように、参照符号A〜Iを付している。アンテナ4は、図9(d)に示すように、第1の実施形態と同様に、給電基部(A〜B)はグラウンド30が形成する平面上に配置される。また、図9(b)に示すように、給電基部の近接部41は、一辺31に対し距離dで、一辺31と平行に配置される。 但し、第4の実施形態では上記のようにアンテナ素子14の給電基部を配置するが、第1の実施形態で述べたのと同様に、それに限定されない。
一方、アンテナ素子14の給電点から離隔する部分(B〜I)のうち、B〜Cの部分は、図9(c)の側面図に示すように、グラウンド30が形成する平面上に配置される。このような配置で、第2の平均距離はdとなり、第1の平均距離はB〜Iに亘って、各点の他辺32からの最短距離を平均した値となる。第4の実施形態のアンテナ4では、このようにして求めた第1及び第2の平均距離に対して、第2の平均距離が第1の平均距離よりも小さくなるように配置される。但し、第4の実施形態では上記のようにアンテナ素子14の給電点から離隔する部分(B〜I)を配置するが、第1の実施形態で述べたのと同様に、それに限定されない。
第4の実施形態に係るアンテナによれば、第1の実施形態に比べて、アンテナ素子の折り返し回数を増やしたことにより、さらなる小型化を実現することができるという効果が得られる。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。図10(a)は第5の実施形態のアンテナ5の構造を示す斜視図である。また、図10(b)はアンテナ5の上面図(YZ平面)、図10(c)はアンテナ5の側面図(YX平面)、図10(d)はアンテナ5の側面図(ZX平面)である。アンテナ素子15にはアンテナ素子10と同じ参照符号を付している。図10を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、図10のアンテナ5では、近接部51を、グラウンド30に重ねて配置している。
次に、第5の実施形態について説明する。図10(a)は第5の実施形態のアンテナ5の構造を示す斜視図である。また、図10(b)はアンテナ5の上面図(YZ平面)、図10(c)はアンテナ5の側面図(YX平面)、図10(d)はアンテナ5の側面図(ZX平面)である。アンテナ素子15にはアンテナ素子10と同じ参照符号を付している。図10を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、図10のアンテナ5では、近接部51を、グラウンド30に重ねて配置している。
具体的には、図10(d)の側面図に示すように、給電基部(P〜Q)の近接部51は、グラウンド30が形成する平面上から距離dの位置に配置される。近接部51の全ての点で距離dになるように配置されているので、第2の平均距離はdとなる。但し、第5の実施形態では上記のようにアンテナ素子15の給電基部を配置するが、第1の実施形態で述べたのと同様に、それに限定されない。
一方、給電点から離隔する部分(Q〜T)のうちQ〜Rの部分は、図9(c)の側面図に示すように、グラウンド30が形成する平面上から距離dで他辺32と平行に配置される。但し、第5の実施形態では上記のようにアンテナ素子15の給電点から離隔する部分を配置するが、第1の実施形態で述べたのと同様に、それに限定されない。
給電点から離隔する部分(Q〜T)の第1の平均距離は、第1の実施形態と同様に、Q〜Tに亘って、各点の他辺32からの最短距離を平均した値となる。第5の実施形態のアンテナ5では、このようにして求めた第1及び第2の平均距離に対して、第2の平均距離が第1の平均距離よりも小さくなるように配置される。
これにより、第5の実施形態に係るアンテナによれば、携帯端末にアンテナ5を搭載したときに、幅方向(Y軸方向)の端末サイズを、第1の実施形態に比べて、小型化することができるという効果が得られる。
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。図11は第6の実施形態のアンテナ6の構造を示す斜視図である。図11を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、図11のアンテナ6では、グラウンドの角部40に、新たに突起部33を設けている。第6の実施形態のアンテナ6においても、第2の平均距離が第1の平均距離より小さくなるように配置される。アンテナ6では、突起部33の開放端が、近接部の終点44となり、近接部の終点44を基点とする共振特性を調整することができる。従って、給電点20の位置を変更することなしに、アンテナ特性を調整することができる。また、突起ではなく逆に凹部を設けて、アンテナ特性を調整するようにしてもよい。
次に、第6の実施形態について説明する。図11は第6の実施形態のアンテナ6の構造を示す斜視図である。図11を図1(第1の実施形態)と比較すると分かるように、図11のアンテナ6では、グラウンドの角部40に、新たに突起部33を設けている。第6の実施形態のアンテナ6においても、第2の平均距離が第1の平均距離より小さくなるように配置される。アンテナ6では、突起部33の開放端が、近接部の終点44となり、近接部の終点44を基点とする共振特性を調整することができる。従って、給電点20の位置を変更することなしに、アンテナ特性を調整することができる。また、突起ではなく逆に凹部を設けて、アンテナ特性を調整するようにしてもよい。
以上説明したように、第6の実施形態に係るアンテナによれば、給電点20の位置を変更せずに、突起部33などにより、簡便にアンテナ特性を調整することができるという効果が得られる。
尚、各実施形態において、アンテナ素子が逆Lアンテナの場合について説明した(但し、第4の実施形態は除く)が、それに限定されず、様々な形状のアンテナ素子が適用可能である。例えば、グラウンド30への短絡素子を追加して逆Fアンテナとしてもよい。
また、アンテナ素子の給電点付近に整合素子を接続してもよい。
また、グラウンド形状は四角形に限定されず、各実施形態で説明したアンテナ素子とグラウンドの位置関係が満たされる配置であれば、グラウンドを他の形状としてもよい。
本発明は、携帯電話、パソコン、データ通信カード等、アンテナを搭載した様々な電子機器に適用することができる。
なお、本発明の全開示(請求の範囲及び図面を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
1、2、3、4、5、6、9:アンテナ
10、12、13、14、15、19:アンテナ素子
20、22、25、29:給電点
23:分岐部
30、39:グラウンド
31:(角部を形成する)一辺
32:(角部を形成する)他辺
33:突起部
40、43:角部
41、51:近接部
44:近接部の終点
50:携帯端末
60:携帯端末のユーザ
10、12、13、14、15、19:アンテナ素子
20、22、25、29:給電点
23:分岐部
30、39:グラウンド
31:(角部を形成する)一辺
32:(角部を形成する)他辺
33:突起部
40、43:角部
41、51:近接部
44:近接部の終点
50:携帯端末
60:携帯端末のユーザ
Claims (8)
- アンテナ素子と、前記アンテナ素子の一端と接続される給電点と、を有するアンテナユニットと、
少なくとも1つの角部を有するグラウンドと、を備え、前記アンテナユニットが前記グラウンドの角部に配置されるアンテナであって、
前記給電点を前記グラウンドの一角部を形成する一辺付近に配置し、
前記給電点を配置しない前記角部の他辺側において、前記アンテナ素子の前記給電点から離隔する部分を、前記グラウンドから第1の平均距離をもって配すると共に、
前記給電点を配置するグラウンドの前記一辺側において、前記アンテナ素子の給電基部のうち前記グラウンドと対向する部分を、前記グラウンドから前記第1の平均距離より小さい第2の平均距離をもって近接して配する、ことを特徴とするアンテナ。 - 前記グラウンドは、複数の角部を有し、
複数の前記アンテナユニットを、夫々異なる前記グラウンドの角部に配置する、ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。 - 前記アンテナ素子に、分岐部を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。
- 前記アンテナ素子の一部を、前記グラウンド上に配置することを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。
- 前記グラウンドの角部に突起部を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。
- 前記アンテナ素子の長さは、共振周波数の約4分の1波長であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアンテナ。
- 前記複数のアンテナユニットのうち、少なくとも1つの前記アンテナユニットの給電点を、前記グラウンドの角部に配置する、ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ。
- 複数のアンテナユニットを組み合わせて構成するアンテナであって、
請求項1に記載のアンテナを含むことを特徴とするアンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012007938A JP2013150101A (ja) | 2012-01-18 | 2012-01-18 | アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012007938A JP2013150101A (ja) | 2012-01-18 | 2012-01-18 | アンテナ |
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Family Applications (1)
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JP2012007938A Pending JP2013150101A (ja) | 2012-01-18 | 2012-01-18 | アンテナ |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015231186A (ja) * | 2014-06-06 | 2015-12-21 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 広帯域アンテナ |
JP2018157243A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 株式会社デンソーウェーブ | アンテナ装置 |
-
2012
- 2012-01-18 JP JP2012007938A patent/JP2013150101A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015231186A (ja) * | 2014-06-06 | 2015-12-21 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 広帯域アンテナ |
JP2018157243A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 株式会社デンソーウェーブ | アンテナ装置 |
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