JP4831440B2 - 平面アンテナ及びこれを用いた通信装置並びにカード型端末 - Google Patents

Description

本発明は、平面アンテナ及びこれを用いた通信装置並びにカード型端末に係り、特にプリント基板上にアンテナと周辺回路とが同居して配置される機器に関する。

カード型端末には、例えば、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）技術を用いたカード型端末や、ＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）技術を利用してＵＳＢ（Universal Serial Bus）をワイヤレスで実現する際のアンテナとして用いられるカード状の端末、その他、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やデータ通信用のワイヤレス技術を用いたカード型の端末が知られている。最近では、このような端末を一台のカード型端末で兼用するための機能が拡充される傾向にある。従って、この種の端末では、広帯域のアンテナが必要不可欠となる。

図３５は、上記のようなカード型端末で用いる関連技術のアンテナの構成を説明するものである。同図において、プリント基板１００には、矩形状本体で規定される互いに直交する２方向（図中のＸＹ方向）における一方向（図中のＹ方向）の異なる位置に他方向（図中のＸ方向）に沿って、周辺回路部の回路部品実装エリアを含む第１の領域（カード型端末の後端部側の領域）ａ１と、それ以外の第２の領域（カード型端末の先端部側の領域）ａ２とが含まれる。第１の領域ａ１には、マイクロストリップ線路１１１と、その下層に配置されるグランド導体１１２とが設けられる。グランド導体１１２は、回路部品実装エリアに配置される周辺回路部のグランド側導体と、マイクロストリップ線路１１１のグランド側導体とを構成する。一方、第２の領域ａ２には、マイクロストリップ線路１１１に接続されるアンテナ部が設けられる。アンテナ部には、アンテナの放射素子を構成する円形の板状素子１１０が設けられる。円形の板状素子１１０は、周辺回路部からマイクロストリップ線路１１１を介して給電される。

また、特許文献１は、無線通信用アダプタ装置において、チップ素子と接地導体板上のアンテナ給電点とをストリップ素子で接続する際に、アンテナ給電点からチップ素子の先端までの電気長が使用周波数のほぼ二分の一波長になるようにストリップ素子を配線するアンテナ実装方法を提示している。
特開２００５−０２０３６９号公報

図３６は、図３５に示す関連技術のアンテナの電流分布を説明する図である。図３６に示すように、板状端子１１０には、マイクロストリップ線路１１１が接続される給電部付近から、板状素子１１０の周縁にそって高周波電流ｆ１、ｆ２が強く分布する。一方、グランド導体１１２上では、板状素子１１０への接続付近のグランド導体１１２上で、境界縁部にそって高周波電流ｆ１０、ｆ１１が強く分布する。また、高周波電流ｆ１０、ｆ１１ほど強くないが、放射状に、高周波電流ｆ１２、ｆ１３、ｆ１４が分布する。

従って、高周波電流ｆ１、ｆ２、ｆ１０〜ｆ１４は、板状素子１１０と、グランド導体１１２の板状素子１１０を臨む側とにそれぞれ集中し、そこから同じプリント基板１００の周辺回路が同居する回路部品実装エリア２００に流れこむ。その結果、アンテナ部と周辺回路部は、互いの存在が、互いの電気的な動作に影響を与えたり、受けたりすることになる。例えば、高周波電流ｆ１４の流れる部分に電子部品が配置されていると、その部分の回路が不安定になったり、板状素子１１０のインピーダンス整合がとれなくなったり、効率的な放射が行われなくなったりするなどの問題が発生する可能性が高い。

なお、この関連技術のカード型端末で用いるアンテナは、そのプリント基板に、エッチングによって形成することが多かった。しかし、この方法は、前述のように、アンテナを配置した周辺に、アンテナの高周波電流が流れるため、そのアンテナの存在によって、同じプリント基板の近傍に同居する周辺回路に電気的な影響を与えたり、または、受けたりする。その結果、この関連技術では、アンテナまたは周辺回路の動作が不安定になったり、インピーダンス不整合が生じたり、共振周波数がずれたりするという問題があった。

一方、特許文献１の無線通信用アダプタ装置におけるアンテナ実装方法は、アンテナ給電点から見たチップアンテナ側のインピーダンスを高くして、チップアンテナからの送信出力により接地導体板側に誘起される電流の逆相成分を抑圧し、アンテナ給電点の位置に依らずに基板の正面方向のアンテナ利得を向上させることができるとされている。しかしながら、特許文献１は、プリント基板上にアンテナ部と周辺回路部とが同居して配置される機器において、上記のようなアンテナの高周波電流による周辺回路部への影響に配慮したものではない。このため、特許文献１でも上記と同様の問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するもので、プリント基板上にアンテナと周辺回路とが同居して配置される機器において、アンテナ部と周辺回路部とが互いの存在により互いの電気的な動作に影響を与えたり、受けたりすることを低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る平面アンテナは、アンテナ部と周辺回路部とを同一の基板に備える平面アンテナであって、前記アンテナ部に配置される放射素子と、前記周辺回路部に配置される周辺回路と、前記周辺回路と前記放射素子とを接続し、前記周辺回路から前記放射素子に給電を行うマイクロストリップ線路と、前記周辺回路が配置される第１の領域の裏面側に配置される前記周辺回路用の第１のグランド導体と、前記マイクロストリップ線路が配置される第２の領域の裏面側に配置され、前記第1のグランド導体よりも幅の狭い前記マイクロストリップ線路用の第２のグランド導体と、前記第２の領域を挟んで前記第１の領域と離間して配置される第３の領域の裏面側に配置される前記マイクロストリップ線路用の第３のグランド導体とを備え、前記放射素子と前記マイクロストリップ線路との接続部が、前記周辺回路が配置されている前記第１の領域から離れ、前記マイクロストリップ線路が配置されている前記第２の領域側に配置されている。

本発明によれば、プリント基板上にアンテナと周辺回路とが同居して配置される機器において、アンテナ部と周辺回路部とが互いの存在により互いの電気的な動作に影響を与えたり、受けたりすることを大幅に低減することができる。

本発明の第１の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第１の実施例に係る広帯域平面アンテナの電流分布を説明する平面図である。 本発明の第２の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第２の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第４の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第４の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第５の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第５の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第６の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第６の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第７の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第７の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第８の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第８の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第９の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第９の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第１０の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第１０の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第１１の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第１１の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第１２の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第１２の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第１３の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第１３の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第１４の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第１４の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 本発明の第１５の実施例に係る広帯域平面アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第１５の実施例に係る広帯域平面アンテナの平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は透視図である。 （ａ）〜（ｈ）は、広帯域平面アンテナの板状素子の形状を示す図である。 （ａ）〜（ｉ）は、広帯域平面アンテナの板状素子の他の形状を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、広帯域平面アンテナの整合回路の形状を示す図である。 関連技術のアンテナの構成を示す斜視図である。 関連技術のアンテナの電流分布を説明する平面図である。

符号の説明

１ プリント基板
１ａ 正面
１ｂ 裏面
２ 周辺回路部の回路部品実装エリア
１０、１０ａ、１０ｂ 板状素子（アンテナ部）
１１、１１ａ、１１ｂ マイクロストリップ線路
１２ 第１のグランド導体（第１のグランド部）
１３ 第２のグランド導体（第２のグランド部）
１４ 第３のグランド導体（第２のグランド部）
２０、２１ インピーダンス整合用の切り欠き部
２２、２３ インピーダンス整合用のフィン部
ａ１ 第１の領域
ａ２ 第２の領域
ａ３ 第３の領域
ｆ１、ｆ２、ｆ１０〜ｆ１４ 高周波電流

次に、本発明に係る平面アンテナ及びこれを用いた通信装置並びにカード型端末の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係る広帯域平面アンテナは、通信装置、特にＷｉＭＡＸ技術を用いたカード型の端末、ＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）技術を利用して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）をワイヤレスで実現する際のアンテナとして用いられるカード型の端末、その他無線ＬＡＮ（Local Area Network）やデータ通信用のワイヤレス技術を用いたカード型の端末に用いられるものである。

ここで、最近の多様な通信技術を用いた各種端末が存在する。例えば、ＷｉＭＡＸ技術を用いた通信サービスは、全世界で、２．５ＧＨｚ帯や３．５ＧＨｚ帯の周波数で開始される予定である。これは、ＵＷＢ技術を用いたワイヤレスパーソナルネットワーク用のカード型の端末や、マルチバンドの無線ＬＡＮ用カード型端末にも採用可能な技術である。本実施形態の広帯域平面アンテナは、このようなカード型端末に適用可能である。

本実施形態の広帯域平面アンテナは、パソコンなどに用いるＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）カードや、類似のカード型機器のプリント基板の先端部分に、エッチングによって簡単に形成できるアンテナで、かつ、広帯域の特性を有する。このアンテナは、同じプリント基板の近傍に同居する周辺回路との間で、電気的な影響を受けたり、与えたりすることを低減する機能を持つ。

本実施形態の広帯域平面アンテナは、一例として円形状、楕円形状、半円形状、五角形状、三角形状（鈍角三角形、直角三角形等）、その他、任意の多角形状の板状素子を有する。その板状素子の一端には、マイクロストリップ線路が接続される。マイクロストリップ線路のグランド導体（第２のグランド部）は、板状素子の配置されるプリント基板面の反対側のプリント基板面に配置され、プリント基板の後端部側に配置された周辺回路部のグランド導体（第１のグランド部）から離れて、プリント基板の先端部側に配置される。

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図２は、図１の平面図であり、図２（ａ）は透視法で記載した正面図、図２（ｂ）はその裏面図、図２（ｃ）はその透視図を示している。

図１及び図２に示す広帯域平面アンテナは、誘電体から成る矩形状のプリント基板１を備える。このプリント基板１には、矩形状本体で規定される互いに直交する２方向（以下、便宜上、平面アンテナ（プリント基板１）の先端部及び後端部を規定する所定方向を「Ｙ方向」とし、そのＹ方向に直交する方向を「Ｘ方向」とする。）におけるＹ方向の異なる位置にＸ方向に沿って、周辺回路部（非図示）の回路部品実装エリア２を含む第１の領域ａ１と、それ以外の第２の領域ａ２及び第３の領域ａ３とが含まれる。すなわち、平面アンテナ（プリント基板１）の後端部側の第１の領域ａ１と、カード型端末の先端部側の第３の領域ａ３とが、中央部の第２の領域ａ２を挟んで互いに離間配置されている。

プリント基板１の表面１ａには、アンテナの放射素子として用いられる円形状の本体で構成される２つの板状素子１０と、両板状素子１０にそれぞれ接続される２本のマイクロストリップ線路（伝送線路）１１とが配置される。

２つの板状素子１０は、プリント基板１の表面１ａに、エッチングによって構成した導体からなるもので、第２の領域ａ２のＸ方向の中央部を挟む両端部にそれぞれ設けられる。この板状素子１０は、その軸方向の一端がマイクロストリップ線路１１が接続される一方、その軸方向の他端が開放端になっている。また、板状素子１０は、軸方向の両端の長さ、すなわち円の直径Ｈｃが最低使用周波数の約１／４波長に設定される。

２本のマイクロストリップ線路１１は、プリント基板１の表面１ａに、エッチングによって構成した導体からなるもので、第１の領域ａ１のＸ方向の中央部から第２の領域ａ２の中央部を経て第３の領域ａ３にそれぞれ並行して延び、そこからＸ方向の両端部側に互いに反対向きに離れるようにして分岐し、その途中位置で屈曲して、それぞれ板状素子１０の一端に接続されている。すなわち、マイクロストリップ線路１１は、第１の領域ａ１から離れた第３の領域ａ３と第２の領域ａ２との境界部で、板状素子１０に接続されている。この点が、前述した関連技術とは異なる。

プリント基板１の裏面１ｂには、前述した図３５に示すグランド導体１１２に対応する第１のグランド導体１２のほか、本実施例では、第２のグランド導体１３と、第３のグランド導体１４とが、エッチングにより形成される。

第１のグランド導体１２は、前述した図３５のグランド導体１１２と同様に、周辺回路部のグランド側導体と、マイクロストリップ線路１１のグランド側導体とを兼ねるもので、プリント基板１を挟んで、回路部品実装エリア２に対向して第１の領域ａ１全域に亘って配置される。

第２のグランド導体１３は、マイクロストリップ線路１１のグランド側導体として動作するもので、第２の領域ａ２のＸ方向の中央部に、プリント基板１を挟んで、２本のマイクロストリップ線路１１に対向して配置され、Ｙ方向に延びた矩形状を呈する。

第３のグランド導体１４も、マイクロストリップ線路１１のグランド側導体として動作するもので、第３の領域ａ３に配置され、プリント基板１を挟んで、２本のマイクロストリップ線路１１に対向して配置され、Ｘ方向に延びた矩形状を呈する。

このようにプリント基板１の後端部（回路部品実装エリア２が配置される）側の第１の領域ａ１に第１のグランド導体１２が形成されるほかに、第１の領域ａ１以外の領域、すなわちプリント基板１の中央部及び先端部（回路部品実装エリア２が配置されない）側の第２の領域ａ２及び第３の領域ａ３に、マイクロストリップ線路１１のグランド側導体（第２のグランド導体１３、第３のグランド導体１４）が形成される点が、前述した関連技術とは異なる。ここで、第１のグランド導体１２が第１のグランド部を構成し、第２のグランド導体１３及び第３のグランド導体１４が第２のグランド部を構成する。

この構成において、第１のグランド導体１２が、プリント基板１の後端部側に配置され、第２のグランド導体１３及び第３のグランド導体１４が、プリント基板１の後端部側から中央部を通って先端部側に至る経路に配置されている。そして、板状素子１０とマイクロストリップ線路との接続部（給電部）は、プリント基板１の後端部側に配置された第１のグランド導体１２から離れて、プリント基板１の先端部側に配置された第３のグランド導体１４を臨む側に配置されている。

図３は、本実施例の広帯域平面アンテナの電流分布の説明図である。

図３に示すように、板状素子１０には、マイクロストリップ線路１１が接続される給電部付近から、板状素子１０の周縁にそって高周波電流ｆ１、ｆ２が強く分布する。一方、第３のグランド導体１４上では、板状素子１０への接続付近の第３のグランド導体１４上で、その境界縁部に高周波電流ｆ１０、ｆ１１が強く分布する。また、高周波電流ｆ１０、ｆ１１ほど強くないが、放射状に高周波電流ｆ１２、ｆ１３、ｆ１４が分布する。

従って、高周波電流ｆ１、ｆ２、ｆ１０〜ｆ１４は、周辺回路部の回路部品実装エリア２から離れた板状素子１０とマイクロストリップ線路１１との接続部周辺において、アンテナ部の板状素子１０と、第３のグランド導体１４の板状素子１０を臨む一端側とにそれぞれ集中し、周辺回路部には殆ど流れこまない。よって、本実施例によれば、アンテナ部と周辺回路部とが互いの存在により互いの電気的な動作に影響を与えたり、受けたりすることを大幅に低減することができるという効果が得られる。

図４は、本発明の第２の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図５は、図４の平面図であり、図５（ａ）は透視法で記載した正面図、図５（ｂ）はその裏面図、図５（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１の実施例の板状素子１０の本体の形状が楕円形状に置き換わったものである。この場合、板状素子２０の軸方向の両端を結ぶ長さ（高さ）Ｈｅは、最低使用周波数の約１／４波長に設定される。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１の実施例と同様の効果が得られる。

図６は、本発明の第３の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図７は、図６の平面図であり、図７（ａ）は透視法で記載した正面図、図７（ｂ）はその裏面図、図７（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１の実施例の板状素子１０の本体の形状が半円形状に置き換わったものである。この場合、板状素子３０の軸方向の両端を結ぶ長さ（高さ）Ｈｈは、最低使用周波数の約１／４波長程度となる。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１の実施例と同様の効果が得られる。

図８は、本発明の第４の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図９は、図８の平面図であり、図９（ａ）は透視法で記載した正面図、図９（ｂ）はその裏面図、図９（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１の実施例の板状素子１０の本体の形状が五角形状に置き換わったものである。この場合、板状素子４０の軸方向の両端を結ぶ長さ（高さ）Ｈａは、最低使用周波数の約１／４波長に設定される。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１の実施例と同様の効果が得られる。

図１０は、本発明の第５の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図１１は、図１０の平面図であり、図１１（ａ）は透視法で記載した正面図、図１１（ｂ）はその裏面図、図１１（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１の実施例の板状素子１０の本体の形状が三角形状に置き換わったものである。この場合、板状素子５０の軸方向の両端を結ぶ長さ（高さ）Ｈｔは、最低使用周波数の約１／４波長に設定される。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１の実施例と同様の効果が得られる。

図１２は、本発明の第６の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図１３は、図１２の平面図であり、図１３（ａ）は透視法で記載した正面図、図１３（ｂ）はその裏面図、図１３（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１の実施例の板状素子１０の本体の形状が円形状の本体の一部をカットした形状に置き換わったもので、そのカット面から給電可能に構成したものである。この場合、板状素子５１０の軸方向の両端を結ぶ長さ（高さ）Ｈｈ２は、最低使用周波数の約１／４波長に設定される。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１の実施例と同様の効果が得られる。

図１４は、本発明の第７の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図１５は、図１３の平面図であり、図１５（ａ）は透視法で記載した正面図、図１５（ｂ）はその裏面図、図１５（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１の実施例の第３のグランド導体１４の形状が異なり、第２のグランド導体１３からＹ方向の端部（プリント基板１の先端部）側に向けてＸ方向の幅が広くなる逆テーパ状に形成されている。この形状に合わせるようにして、その逆テーパ状の斜面を介して、斜め方向に、円形状の本体で構成される２つの板状素子１０と、２本のマイクロストリップ線路１１とが給電可能に接続された構成となっている。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。

この構成においても、第１の実施例と同様に、第１のグランド導体１２が、プリント基板１の後端部側に配置され、第２のグランド導体１３及び第３のグランド導体１４が、プリント基板１の後端部側以外の領域、すなわちプリント基板１の後端部側から中央部を通って先端部側に至る経路に配置されている。そして、板状素子１０とマイクロストリップ線路との接続部（給電部）が、プリント基板１の後端部側に配置された第１のグランド導体１２から離れて、プリント基板１の先端部側に配置された第３のグランド導体１４を臨む側に配置されている。

従って、本実施例では、第１の実施例と同様に、高周波電流は、周辺回路部の回路部品実装エリア２から離れた板状素子１０とマイクロストリップ線路１１との接続部周辺において、アンテナ部の板状素子１０と、プリント基板１の第３のグランド導体１４の板状素子１０を臨む一端側とにそれぞれ集中し、周辺回路部には殆ど流れこまない。よって、本実施例によれば、アンテナ部と周辺回路部とが互いの存在により互いの電気的な動作に影響を与えたり、受けたりすることを大幅に低減することができるという効果が得られる。

図１６は、本発明の第８の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図１７は、図１６の平面図であり、図１７（ａ）は透視法で記載した正面図、図１７（ｂ）はその裏面図、図１７（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第７の実施例の板状素子１０の本体の形状が半円形状に置き換わったものである。その他の構成は第１及び第７の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも、第１及び第７の実施例と同様の効果が得られる。

図１８は、本発明の第９の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図１９は、図１８の平面図であり、図１９（ａ）は透視法で記載した正面図、図１９（ｂ）はその裏面図、図１９（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第７の実施例の板状素子１０の本体の形状が五角形状に置き換わったものである。その他の構成は第１及び第７の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１及び第７の実施例と同様の効果が得られる。

図２０は、本発明の第１０の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図２１は、図２０の平面図であり、図２１（ａ）は透視法で記載した正面図、図２１（ｂ）はその裏面図、図２１（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第７の実施例の板状素子１０の本体の形状が三角形状に置き換わったものである。その他の構成は第１及び第７の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１及び第７の実施例と同様の効果が得られる。

図２２は、本発明の第１１の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図２３は、図２２の平面図であり、図２３（ａ）は透視法で記載した正面図、図２３（ｂ）はその裏面図、図２３（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第７の実施例の板状素子１０の本体の形状が円形状の本体の一部をカットした形状に置き換わったものである。その他の構成は第１及び第７の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１及び第７の実施例と同様の効果が得られる。

図２４は、本発明の第１２の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図２２５は、図２４の平面図であり、図２５（ａ）は透視法で記載した正面図、図２５（ｂ）はその裏面図、図２５（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１の実施例の第３のグランド導体１４の形状が異なり、第３の領域ａ３において、第２のグランド導体１３からＸ方向の一端側のみに形成され、その他端側には形成されていない。この形状に合わせるようにして、円形状の本体で構成される２つの板状素子１０（以下、便宜上、図中の左側のものと右側のものとを符号１０ａ、１０ｂで区別する。）と、２本のマイクロストリップ線路１１（以下、便宜上、図中の左側のものと右側のものとを符号１１ａ、１１ｂで区別する。）とが給電可能に接続されている。

すなわち、一方の板状素子１０ａは、第２の領域ａ２内で、一方のマイクロストリップ線路１１ａに給電可能に接続されている。この場合、一方のマイクロストリップ線路１１ａは、第２の領域ａ２内の所定位置から、Ｘ方向に屈曲した状態で第２の領域ａ２内の一方の板状素子１０ａに接続される。これに対し、他方の板状素子１０ｂは、第１の実施例と同様に、他方のマイクロストリップ線路１１ｂに給電可能に接続されている。この場合、他方のマイクロストリップ線路１１ｂは、第３の領域ａ３内の所定位置から、Ｙ方向に屈曲した状態で第２の領域ａ２側の他方の板状素子１０ｂに接続される。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。

この構成においても、第１の実施例と同様に、第１のグランド導体１２が、プリント基板１の後端部側の領域に配置され、第２のグランド導体１３及び第３のグランド導体１４が、プリント基板１の後端部側以外の領域、すなわちプリント基板１の後端部側から中央部を通って先端部側に至る経路に配置されている。そして、２つの板状素子１０ａ、１０ｂと２本のマイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂとの接続部（給電部）が、プリント基板１の後端部側に配置された第１のグランド導体１２から離れて、プリント基板１の中央部側に配置された第２のグランド導体１３を臨む側と、プリント基板１の先端部側に配置された第３のグランド導体１４を臨む側とにそれぞれ配置されている。

従って、第１の実施例と同様に、高周波電流は、周辺回路部の回路部品実装エリア２から離れた板状素子１０ａ、１０ｂとマイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂとの接続部周辺において、アンテナ部の板状素子１０ａ、１０ｂと、プリント基板１の第２グランド導体１３の板状素子１０ａを臨む一端側と、第３のグランド導体１４の板状素子１０ｂを臨む一端側とにそれぞれ集中し、周辺回路部には殆ど流れこまない。よって、本実施例によれば、アンテナ部と周辺回路部とが互いの存在のより互いの電気的な動作に影響を与えたり、受けたりすることを大幅に低減することができるという効果が得られる。

図２６は、本発明の第１３の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図２７は、図２６の平面図であり、図２７（ａ）は透視法で記載した正面図、図２７（ｂ）はその裏面図、図２７（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１２の実施例の板状素子１０の本体の形状が半円形状に置き換わったものである。その他の構成は第１及び第１２の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１及び第１２の実施例と同様の効果が得られる。

図２８は、本発明の第１４の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図２９は、図２８の平面図であり、図２９（ａ）は透視法で記載した正面図、図２９（ｂ）はその裏面図、図２９（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１２の実施例の板状素子１０の本体の形状が五角形状に置き換わったものである。その他の構成は第１及び第１２の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１及び第１２の実施例と同様の効果が得られる。

図３０は、本発明の第１５の実施例に係る広帯域平面アンテナの斜視図である。また、図３１は、図３０の平面図であり、図３１（ａ）は透視法で記載した正面図、図３１（ｂ）はその裏面図、図３１（ｃ）はその透視図を示している。

本実施例は、第１２の実施例の板状素子１０の本体の形状が三角形状に置き換わったものである。その他の構成は第１及び第１２の実施例と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。本実施例でも第１及び第１２の実施例と同様の効果が得られる。

（変形例）
なお、本発明に係る広帯域平面アンテナの板状素子で用いる本体の形状は、上記の各実施例に代表的に例示したものに限定されるものではなく、その他の形状でも適用可能である。

図３２及び図３３は、本発明の広帯域平面アンテナの板状素子に用いられる可能性のある形状を示したものである。

図３２（ａ）は、三角形状の板状素子１０を用いた場合の例である。図３２（ｂ）は、三角形状の板状素子１０におけるマイクロストリップ線路１１との間の給電部の位置を図中の右側にオフセットした場合の例である。図３２（ｃ）は、直角三角形状の板状素子１０を用いた場合の例である。図３２（ｄ）は、直角三角形状の板状素子１０におけるマイクロストリップ線路１１との間の給電部の位置を図中の右側にオフセットした場合の例である。

図３２（ｅ）は、楕円形状の板状素子１０の上面を斜めにカットした形状を用いた場合の例である。図３２（ｆ）は、同様に三角形状の板状素子１０の上面を斜めにカットした形状を用いた場合の例である。図３２（ｇ）は、同様に長方形状の板状素子１０の上面を斜めにカットした形状を用いた場合の例である。図３２（ｈ）は、図３２（ｇ）に示す形状の板状素子１０におけるマイクロストリップ線路１１との間の給電部の位置を図中の右側にオフセットした場合の例である。

図３３（ａ）は、Ｕ字状の板状素子１０を用いた場合の例である。図３３（ｂ）は、図３３（ａ）に示すＵ字状の板状素子１０の左右の枝の長さを変えた場合の例である。図３３（ｃ）は、Ｖ字状の板状素子１０を用いた場合の例である。図３３（ｄ）は、図３３（ｃ）に示すＶ字状の板状素子１０の左右の枝の長さを変えた場合の例である。

図３３（ｅ）は、図３３（ｃ）または図３３（ｄ）に示すＶ字状の板状素子１０の中央部に、もうひとつ枝を増やした形状を用いた場合の例である。図３３（ｆ）は、図３３（ａ）または図３３（ｂ）に示すＵ字状の板状素子１０の中央部に、もうひとつ枝を増やした板状素子の形状形状を用いた場合の例である。

図３３（ｇ）は、長方形状の板状素子１０の内部に、所定形状のくりぬき部分を設けた場合の例である。図３３（ｈ）は、幅広の板状素子１０を、螺旋状に構成した場合の例である。図３３（ｉ）は、幅広の板状素子１０を閉じていないリング状に構成した場合の例である。

また、上記の各実施例において、板状素子１０とマイクロストリップ線路１１の接続部分周辺の第３のグランド導体１４の形状は直線状の場合を例示しているが、インピーダンス整合を行うため、例えば図３４に示すような切り欠き部やフィン部を設けてもよい。

図３４は、板状素子１０とマイクロストリップ線路１１の接続部分周辺の第３のグランド導体１４の形状の例を示したものである。

図３４（ａ）は、第３のグランド導体１４にコの字状の切り欠き部２０を設けた場合の例である。図３４（ｂ）は、第３のグランド導体１４にＶ字状の切り欠き部２１を設けた場合の例である。図３４（ｃ）は、第３のグランド導体１４に板状素子１０の形状の類似した曲線またはカーブによるフィン部（導体）２２を設けて、板状素子１０との間にわずかな静電容量を持たせることで、インピーダンス整合調整を行う場合の例である。図３４（ｄ）は、図３４（ｃ）の応用で、第３のグランド導体１４に三角形のフィン部（導体）２３を設けた場合の例である。これらの切り欠き部２０、２１、及びフィン部２２、２３は、いずれも板状素子１０とマイクロストリップ線路１１を接続する際、インピーダンス整合を行うための構造である。

（その他の実施形態）
本発明の他の実施形態に係る平面アンテナは、プリント基板にアンテナ部及び周辺回路部が配置される。この平面アンテナは、プリント基板の一方の面に、アンテナ部を構成する板状素子と、板状素子に接続され、周辺回路から板状素子に給電を行うマイクロストリップ線路と、周辺回路部が配置される周辺回路実装領域とを備え、プリント基板の他方の面に、周辺回路部のグランド側導体を構成する第１のグランド部と、マイクロストリップ線路のグランド側導体を構成する第２のグランド部とを備える。第２のグランド部は、第１のグランド部以外のプリント基板に配置される。板状素子とマイクロストリップ線路との接続部は、第２のグランド部側に第１のグランド部から離れて配置される。この構成において、第１のグランド部は、プリント基板の所定方向の一端側に配置され、第２のグランド部は、プリント基板の前記所定方向の他端側に配置されてもよい。第２のグランド部は、プリント基板の一端側からその中央部を通って他端側に至る経路に配置されてもよい。

上記構成の平面アンテナにおいて、板状素子は、２つの板状素子で構成され、マイクロストリップ線路は、２つの板状素子にそれぞれ接続される２本のマイクロストリップ線路で構成されてもよい。

上記構成の平面アンテナにおいて、板状素子は、本体が円形状、楕円形状、半円形状、三角形状、五角形状、及びそれ以外の多角形状の内のいずれかの形状で構成されてもよい。板状素子は、マイクロストリップ線路との接続部の位置がその軸方向からオフセットされていてもよい。板状素子は、本体の一部を斜めにカットした形状で構成されてもよい。板状素子は、本体の内部にくり抜き部分を有する形状で構成されてもよい。板状素子は、本体がＵ字状、Ｖ字状、螺旋状、及びリング状のいずれかの形状で構成されてもよい。

上記構成の平面アンテナにおいて、第２のグランド部は、板状素子とマイクロストリップ線路との接続部周辺にインピーダンス整合用の切り欠き部が設けられてもよい。第２のグランド部は、板状素子とマイクロストリップ線路との接続部周辺にインピーダンス整合用のフィン部が設けられてもよい。

本発明の他の実施形態に係る通信装置は、上記いずれかの構成の平面アンテナを有することを特徴とする。

本発明の他の実施形態に係るカード型端末は、上記いずれかの構成の平面アンテナを有することを特徴とする。

以上、本発明の実施形態及び実施例を詳細に説明したが、本発明は、代表的に例示した上述の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲の記載内容に基づき、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様に変形、変更することができる。これらの変形例や変更例も本発明の権利範囲に属するものである。

この出願は、２００７年３月１２日に出願された日本出願特願２００７−０６１９００号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、ＷｉＭＡＸ技術を用いたカード端末、ＵＷＢ無線技術を用いたアンテナを有するカード端末、無線ＬＡＮ用カード端末、データ通信用のワイヤレスカード端末、その他、小型で広い帯域を必要とするアンテナを用いたカード型端末の用途に利用可能である。

Claims (14)

1. アンテナ部と周辺回路部とを同一の基板に備える平面アンテナであって、
   前記アンテナ部に配置される放射素子と、
   前記周辺回路部に配置される周辺回路と、
   前記周辺回路と前記放射素子とを接続し、前記周辺回路から前記放射素子に給電を行うマイクロストリップ線路と、
   前記周辺回路が配置される第１の領域の裏面側に配置される前記周辺回路用の第１のグランド導体と、
   前記マイクロストリップ線路が配置される第２の領域の裏面側に配置され、前記第1のグランド導体よりも幅の狭い前記マイクロストリップ線路用の第２のグランド導体と、
   前記第２の領域を挟んで前記第１の領域と離間して配置される第３の領域の裏面側に配置される前記マイクロストリップ線路用の第３のグランド導体とを備え、
   前記放射素子と前記マイクロストリップ線路との接続部が、前記周辺回路が配置されている前記第１の領域から離れ、前記マイクロストリップ線路が配置されている前記第２の領域側に配置されている平面アンテナ。
2. 請求項１に記載の平面アンテナであって、
   前記放射素子と前記マイクロストリップ線路との接続部は、前記第２のグランド導体または前記第３のグランド導体の境界線近傍に配置されている平面アンテナ。
3. 請求項１に記載の平面アンテナであって、
   前記放射素子と前記マイクロストリップ線路との接続部は、前記第２の領域と前記第３の領域との境界近傍に配置されている平面アンテナ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
   前記放射素子は、前記第１の領域と面しない側で前記マイクロストリップ線路に接続されている平面アンテナ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
   前記マイクロストリップ線路は、屈曲部を介して前記放射素子に接続されている平面アンテナ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
   前記放射素子は、板状である平面アンテナ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
   前記放射素子は、円、楕円、半円、円弧、多角形、矩形のいずれか少なくとも１つの形状を含んでいる平面アンテナ。
8. 請求項７に記載の平面アンテナであって、
   前記放射素子は、軸方向の長さが最低使用周波数の約１／４波長の長さである平面アンテナ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
   前記平面アンテナは基板上に形成されており、
   前記放射素子および前記マイクロストリップ線路は、前記基板上にエッチングによって形成されている平面アンテナ。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
    前記放射素子と前記マイクロストリップ線路との接続部周辺のグランド導体に、インピーダンス整合用の切り欠き部が設けられている平面アンテナ。
11. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
    前記放射素子と前記マイクロストリップ線路との接続部周辺のグランド導体に、インピーダンス整合用のフィン部が設けられている平面アンテナ。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の平面アンテナであって、
    前記放射素子は、２つの放射素子を有し、
    前記マイクロストリップ線路は、前記２つの放射素子に接続される２つのマイクロストリップ線路を有することを特徴とする平面アンテナ。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の平面アンテナを有する通信装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の平面アンテナを有するカード型端末。

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