JP5456762B2 - 広帯域アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、広帯域アンテナに関連し、特にＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）用広帯域アンテナに関する。

超広帯域での大容量通信手段としてＵＷＢを利用した無線通信が注目されている。ＵＷＢは、２００２年にアメリカのＦＣＣ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）規格により３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚでの使用が認可された。

ＵＷＢ通信に用いられるアンテナには、超広帯域でかつ小型の構造が求められる。この要望を満たすため、第２の放射素子と第１の放射素子が同一面上に配置されたアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

従来のアンテナは、第２の放射素子と第１の放射素子が同一面上に配置され、第２の放射素子にループを形成し、第１の放射素子の面積を第２の放射素子よりも大きくしている。この構成とすることで、およそ３ＧＨｚ以上の周波数帯域において、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を２以下としている。

小型な広帯域アンテナが数多く提案されている。バイコニカル（例えば、非特許文献１参照。）、ディスコン（例えば、非特許文献２参照。）のような立体構造をもつアンテナ、平面ｂｏｗ−ｔｉｅ型モノポール（例えば、非特許文献３参照。）、平面四角形ダイポール（例えば、非特許文献４参照。）、楕円型モノポール（例えば、非特許文献５参照。）のような平面構造をもつアンテナ、平面四角放射素子をロール状に巻いたモノポール（例えば、非特許文献６参照。）などが挙げられる。

特開２００７−２３５４０４号公報

Ｓ．Ｎ．Ｓａｍａｄｄａｒ ａｎｄ Ｅ．Ｌ．Ｍｏｋｏｌｅ，"Ｂｉｃｏｎｉｃａｌ ａｎｔｅｎｎａｓ ｗｉｔｈ ｕｎｅｑｕａｌ ｃｏｎｅ ａｎｇｌｅｓ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ．，ｖｏｌ．４６，ｎｏ．３，ｐｐ．４３６−４３９，１９９４ Ｓ．Ｓ．Ｓａｎｄｌｅｒ ａｎｄ Ｒ．Ｗ．Ｐ．Ｋｉｎｇ，"Ｃｏｍｐａｃｔ ｃｏｎｉｃａｌ ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｖｅｒａｇｅ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ．，ｖｏｌ．４２，ｎｏ．３，ｐｐ．４３６−４３９，１９９４ Ｋ．Ｌ．Ｓｈｌａｇｅｒ，Ｇ．Ｓ．Ｓｍｉｔｈ，ａｎｄ Ｊ．Ｇ．Ｍａｌｏｎｅｙ，"Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｗ−ｔｉｅ ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ ｐｕｌｓｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ．，ｖｏｌ．４２，ｎｏ．７，ｐｐ．９７５−９８２，１９９４ Ｘ．Ｈ．Ｗｕ ａｎｄ Ｚ．Ｎ．Ｃｈｅｎ，"Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｐｌａｎａｒ ｄｉｐｏｌｅｓ ｉｎ ＵＷＢ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ．，ｖｏｌ．５３，ｎｏ．６，ｐｐ．１９７３−１９８３，２００５ Ｎ．Ｐ．Ａｇｒａｗａｌｌ，Ｇ．Ｋｕｍａｒ，ａｎｄ Ｋ．Ｐ．Ｒａｙ，"Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｍｏｎｏｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ．，ｖｏｌ．４６，ｎｏ．２，ｐｐ．２９４−２９５，１９９８ Ｚ．Ｎ．Ｃｈｅｎ，"Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｒｏｌｌ ｍｏｎｏｐｏｌｅ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔ．，ｖｏｌ．５１，ｎｏ．１１，ｐｐ．３１７５−３１７７，２００３

小型無線通信端末に搭載するアンテナは、小型で、広帯域に対応できることが要求されている。また、製造が容易であることが望ましい。ＵＷＢ通信では、広帯域にわたって安定した放射パターンが求められる。

しかし、従来のアンテナは、指向性に偏りが生じていた。

また、従来の立体構造をもつアンテナでは、容易に製造することはできなかった。従来の平面構造をもつアンテナでは、面積が大きく、小型無線通信端末への搭載は困難であった。また、動作周波数の変化に対する放射パターンの変動が大きく、ＵＷＢ通信に適用することができなかった。従来の平面四角放射素子をロール状に巻いたモノポールは、単純な放射素子を巻いたので、動作帯域が制限されてしまう。また、巻き方がロール状のみであり、大量生産に向かない場合がある。

そこで、本発明は、小型で広帯域に対応でき、かつ、広帯域にわたって放射特性が安定しているアンテナの提供を目的とする。

発明者らは、実験により、第２の放射素子と第１の放射素子が同一面上に配置されている広帯域アンテナにおいて、第２の放射素子と第１の放射素子の配列方向を中心に折り曲げたり筒状に丸めたりしたときに、無指向性が向上することを発見した。

本発明に係る広帯域アンテナは、第１の放射素子と、第２の放射素子と、を備え、前記第２の放射素子は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向と略平行な第１の直線上で折り曲げられているか、又は、前記第１の直線と略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められていることを特徴とする。

第２の放射素子を折り曲げるか丸めることで、アンテナを小型化するとともに、アンテナの放射特性を向上することができる。また、金属フィルムで形成された平面状のアンテナを折り曲げるか丸めて製造することができるため、製造が容易である。したがって、本発明により、小型で広帯域に対応でき、かつ、広帯域にわたって放射特性が安定しており、かつ、製造が容易なアンテナを提供することができる。

具体的には、本発明に係る広帯域アンテナは、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子が同一面上に配置されている広帯域アンテナであって、前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向と略平行な直線上で折り曲げられているか、又は、前記第１の直線と略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められていることを特徴とする。

本発明に係る構成とすることで、第２の放射素子と第１の放射素子が同一面上に配置されている広帯域アンテナにおいて、無指向性を向上することができる。さらに、第２の放射素子及び第１の放射素子を折り曲げたり丸めたりした状態で情報端末機器に実装することができるので、情報端末機器の小型化が可能となる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子は、ループ状であり、前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子の外周の形状は、前記第１の直線に対して線対称であり、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子が対向する近接部における前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子の外周の形状は、前記第１の直線に直交する第２の直線に対して線対称であることが好ましい。
本発明に係る構成とすることで、アンテナの無指向性を向上することが実験により確認されている。また、本発明に係る構成とすることで、第１の放射素子と第２の放射素子の面積を同一にできることが実験により確認されている。したがって、本発明により、広帯域アンテナの無指向性の向上及び小型化が可能となる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子が対向する近接部に、前記第１の放射素子の外周の一部を凸状にした第１の凸部、及び、前記第２の放射素子の外周の一部を凸状にした第２の凸部、をさらに備え、前記第１の凸部と前記第２の凸部の対向する縁は、互いに平行であることが好ましい。
本発明に係る構成とすることで、アンテナの無指向性を向上することが実験により確認されている。したがって、本発明により、広帯域アンテナの無指向性の向上が可能となる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第２の放射素子は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子が最も近接する位置から、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向への所定の高さの位置までは、前記第１の放射素子との距離が大きくなるに従って前記第２の放射素子の幅が広がり、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向への前記第２の放射素子の投影形状の幅は、最低動作周波数の波長をλ_０とすると、横幅が０．１２λ_０以上０．５λ_０以下であることが好ましい。
第２の放射素子の横幅が０．１２λ_０以上であることで、第２の放射素子を折り曲げるか丸めたときに生じる結合による最低動作周波数の上昇を防ぐことができる。第２の放射素子の横幅が０．５λ_０以下であることで、アンテナの大型化を防ぐことができる。したがって、本発明により、広帯域で小型のアンテナにすることができる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第２の放射素子が２層以上に折り曲げられているか又は丸められており、かつ、層の間の最短距離が０．００５λ_０以上であり、かつ、層の間の最長距離が０．１λ_０以下であることが好ましい。
層の間の距離が０．００５λ_０未満であると、強結合により、アンテナの広帯域特性が失われてしまう場合がある。また、層の間の距離が０．１λ_０以下であることで、アンテナを小型化することができる。したがって、本発明により、広帯域で小型のアンテナにすることができる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第１の直線と垂直な断面における前記第２の放射素子の形状が、スパイラル形状、扁平スパイラル形状、円形状の一部、又はメアンダ形状或いはこれらの組み合わせであることが好ましい。
本発明により、本発明に係る広帯域アンテナは、入力特性及び放射特性を維持しつつ、実装に適した形状に形成することができる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第２の放射素子は、誘電体シート上に金属フィルムが積層されてなることが好ましい。
第２の放射素子が金属フィルムの片面又は両面に誘電体シートが積層されてなることで、本発明に係る広帯域アンテナを容易に製造することができる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第２の放射素子は、前記金属フィルムの間に誘電体ブロックが挿入されていることが好ましい。
第２の放射素子が金属フィルムの間に誘電体ブロックが挿入されてなることで、本発明に係る広帯域アンテナを容易に製造することができる。

本発明に係る広帯域アンテナでは、前記第２の放射素子の給電点は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向と略垂直な方向における端部に配置されていることが好ましい。
本発明により、第２の放射素子を折り曲げたり丸めたりしたときに、給電点を内側に配置することも、給電点を外側に配置することも可能になる。給電点を内側に配置することで、給電ケーブルによる放射を抑えることができる。これにより、アンテナの特性が向上する。一方、給電点を外側に配置することで、第２の放射素子を折り曲げたり丸めたりした後に給電ケーブルを接続することができる。これにより、アンテナの製造及び検査が容易になる。

本発明によれば、小型で広帯域に対応でき、かつ、広帯域にわたって放射特性が安定しているアンテナの提供をすることができる。

実施形態１に係る広帯域アンテナの構成概略図である。 実施形態１に係る広帯域アンテナを広げた状態の構成概略図である。 Ｓ−Ｓ’断面図の第１例であり、（ａ）は折り畳んだ基板の外側に給電ケーブルを配置した例、（ｂ）は折り畳んだ基板の内側に給電ケーブルを配置した例を示す。 Ｓ−Ｓ’断面図の第２例であり、（ａ）は筒状に丸めた基板の外側に給電ケーブルを配置した例、（ｂ）は筒状に丸めた基板の内側に給電ケーブルを配置した例を示す。 第２の放射素子及び第１の放射素子の形態のピックアップ図である。 実施形態１に係る広帯域アンテナの指向性の測定結果である。 実施形態２に係る広帯域アンテナの形状の一例であり、（ａ）は平面形状を示し、（ｂ）はスパイラル形状を示し、（ｃ）は扁平スパイラル形状を示し、（ｄ）は円形ロール形状を示し、（ｅ）はメアンダ形状を示す。 実施形態２に係る広帯域アンテナを上から見た形状の一例であり、（ａ）は平面形状を示し、（ｂ）はスパイラル形状を示し、（ｃ）は扁平スパイラル形状を示し、（ｄ）は円形ロール形状を示し、（ｅ）はメアンダ形状を示す。 実施形態２に係る広帯域アンテナを上から見た形状の一例であり、（ａ）はメアンダ形状とスパイラル形状の組み合わせを示し、（ｂ）はメアンダ形状と円形ロール形状の組み合わせを示す。 アンテナ上に流れる電流の一例である。 観測点Ｐにおける放射の模式図である。 実施形態２に係る広帯域アンテナパターンの形状の一例であり、（ａ）は第２の放射素子がグラス形の場合を示し、（ｂ）は第２の放射素子が楕円形の場合を示し、（ｃ）は第２の放射素子が台形の場合を示し、（ｄ）は第２の放射素子が半楕円形の場合を示し、（ｅ）は第２の放射素子と第１の放射素子が同一形状の場合を示し、（ｆ）は第２の放射素子と第１の放射素子が類似形状の場合を示す。 実施形態２に係る広帯域アンテナの適用例であり、（ａ）はダイポールアンテナへの第１の適用例を示し、（ｂ）はダイポールアンテナへの第２の適用例を示し、（ｃ）はモノポールアンテナへの適用例を示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナのアンテナパターンを示す。 第２の放射素子の外形の比較例であり、（ａ）は第２の放射素子がグラス形状の場合のアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子が四角形状の場合のアンテナパターンを示す。 第２の放射素子がグラス形状の場合と第２の放射素子が四角形状の場合の入力特性を示す。 第２の放射素子の外形の比較例であり、（ａ）は第２の放射素子がグラス形状の場合のアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子が楕円形状の場合のアンテナパターンを示す。 第２の放射素子がグラス形状の場合と第２の放射素子が楕円形状の場合の入力特性を示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナにおける楕円形のホールがある場合とない場合の比較例であり、（ａ）はホールがある場合のアンテナの概略図を示し、（ｂ）はホールがない場合のアンテナの概略図を示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナにおける楕円形のホールがある場合とない場合の入力特性を示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナにおける凸部の幅Ｗ_２ｃを変化させた場合のアンテナの概略図を示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナにおける凸部の幅Ｗ_２ｃを変化させた場合の入力特性を示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナのｘｙ面の放射パターンを示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子をスパイラル状に巻いた状態を示し、（ｃ）はスパイラル状に巻いた第２の放射素子を上から見た状態を示す。 スパイラルの層の間隔を変えたときの実施形態３に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。 実施形態３に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。 実施形態４に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子を扁平スパイラル状に巻いた状態を示し、（ｃ）は扁平スパイラル状に巻いた第２の放射素子を上から見た状態を示す。 扁平スパイラルの層の間隔を変えたときの実施形態４に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。 実施形態４に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。 実施形態５に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子をメアンダ状に折り曲げた状態を示し、（ｃ）はメアンダ状に折り曲げ第２の放射素子を上から見た状態を示す。 メアンダの層の間隔ｓｍを変えたときの実施形態５に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。 実施形態５に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。 実施形態６に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子を円形ロール状に丸めた状態を示し、（ｃ）は円形ロール状に丸めた第２の放射素子を上から見た状態を示す。 円形ロールの直径ｄｃ＝８ｍｍにしたときの実施形態６に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。 実施形態６に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。 実施形態７に係る広帯域アンテナのアンテナパターンを示す。 実施形態７に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子をスパイラル状に丸めた状態を示し、（ｃ）はスパイラル状に丸めた第２の放射素子を上から見た状態を示す。 スパイラルの層の間隔ｄｓを１０ｍｍにしたときの実施形態７に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。 実施形態７に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。 実施形態８に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は給電点が第１の放射素子の内側に配置される場合を示し、（ｂ）は給電点が第１の放射素子よりも外側に配置される場合を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る広帯域アンテナの構成概略図である。本実施形態に係る広帯域アンテナは、第２の放射素子と第１の放射素子が同一の基板１７上に配置されている広帯域アンテナであって、基板１７は、第２の放射素子の給電点１４と第１の放射素子の給電点１３を結ぶ第１の直線Ａと略平行な直線上で折り曲げられているか、又は、第１の直線Ａと略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められていることを特徴とする。そして、給電ケーブル１６は、第１の直線Ａと平行に配置される。ここで、第１の直線Ａは、第２の放射素子と第１の放射素子の配列方向と略平行になっている。

図２は、本実施形態に係る広帯域アンテナを広げた状態の構成概略図である。本実施形態に係る広帯域アンテナは、第１の放射素子１１と、第２の放射素子１２と、第１の放射素子１１への給電点１３と、第２の放射素子１２への給電点１４と、第１の凸部２４と、第２の凸部２５と、を備える。第２の放射素子１２と第１の放射素子１１は、互いに対向する近接部を有する。本実施形態では、第２の放射素子１２の外周の一部２２と第１の放射素子１１の外周の一部２１が対向し、近接部を構成している。第１の放射素子１１の給電点１３の端子に、給電ケーブルの外部導体が接続される。第２の放射素子１２の給電点１４の端子に、給電ケーブルの内部導体が接続される。

本実施形態に係る広帯域アンテナは、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１が同一面上に配置されている。例えば、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１は、共通の基板１７上に形成されている。基板材料は、ポリイミドなどの絶縁体であってもよいが、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの誘電体であってもよい。本実施形態に係る広帯域アンテナは、基板材料が絶縁体であっても、良好なＶＳＷＲ特性を得つつ、小型にすることができる。基板材料が誘電体であることで、広帯域アンテナの更なる小型化を図ることができる。第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の位置関係を設定し固定するため、ＦＲ−４プリント基板やアクリル系樹脂などの誘電体基板材料上に第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１を粘着性物質で貼り付けることもできる。放射素子は、金属フィルム等の導電性薄膜で形成される。

第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の外周の形状は、第１の直線Ａに対して線対称であることが好ましい。例えば、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の外周の形状が楕円であれば、楕円の短軸が第１の直線Ａ上に配置される。第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の外周の形状は、楕円に限られず、円、楕円、多角形及びこれらの組み合わせにすることができる。この場合、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の外周の形状の中心点が第１の直線Ａ上に配置される。第２の放射素子１２と第１の放射素子１１は、第１の直線Ａ上で最も近接することが好ましい。

給電点１３及び１４が、第１の直線Ａ上に配置されていることが好ましい。これにより、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１が最も近接する位置に給電することができる。給電点１３及び１４は、第２の直線Ｂから等距離の位置に配置されることが好ましい。給電点１３と給電点１４の距離は０．２ｍｍ以上であることが好ましく、さらに、略０．３５ｍｍであることが好ましい。

第１の凸部２４は、第１の放射素子１１の外周の一部が凸状になっている部分である。第２の凸部２５は、第２の放射素子１２の外周の一部が凸状になっている部分である。第１の凸部２４及び第２の凸部２５は、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１が対向する近接部に、互いに対向するように配置されている。第１の凸部２４及び第２の凸部２５は、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の外周のうち、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１が最も近接する部分に配置されることが好ましい。さらに、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の中心を横断する第１の直線Ａ上に配置されることが好ましい。

図３は、図１に示すＳ−Ｓ’断面図の第１例であり、（ａ）は折り畳んだ基板の外側に給電ケーブルを配置した例、（ｂ）は折り畳んだ基板の内側に給電ケーブルを配置した例を示す。Ｓ−Ｓ’断面図は、図１に示すＳ−Ｓ’を通りかつ第１の直線Ａに垂直な断面における断面図を示す。Ｓ−Ｓ’断面図の第１例は、図１及び図２に示す第１の直線Ａと略平行な直線上で折り曲げられている。折り曲げられた基板１７ａ、１７ｂ及び１７ｃ上に、図２に示す第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１が配置されている場合であっても、広帯域アンテナの無指向性を向上することができる。

図３（ａ）に示すように、折り畳んだ外側に給電ケーブル１６を配置すれば、折り畳んだ基板１７ｂ、基板１７ａ及び基板１７ｃの厚みを薄くすることができる。一方、図３（ｂ）に示すように、折り畳んだ内側に給電ケーブル１６を配置すれば、給電ケーブル１６の出っ張りがなくなるので、情報端末機器への広帯域アンテナの実装が容易になる。

図３（ａ）及び（ｂ）に示す広帯域アンテナは、折り曲げられた基板１７ｂ、基板１７ａ及び基板１７ｃが順に３枚に重なるように折り曲げられている。ここで、本実施形態に係る広帯域アンテナにおける重なる枚数は、限定されない。例えば、重なる枚数は、３枚、５枚や７枚などの奇数枚であることが好ましい。この場合、折り曲げられた各基板同士の折り目は、第１の直線Ａを中心線とする線対称な直線であることが好ましい。

本実施形態に係る広帯域アンテナでは、無指向性の向上の観点から、折り曲げた内側に配置される基板１７ａと、基板１７ａに隣接する基板１７ｂとは、接触していないことが好ましい。そのため、図３（ｂ）に示すように、折り畳んだ内側に給電ケーブル１６が配置されていることが好ましい。

なお、図２に示す第２の放射素子と第１の放射素子は、折り曲げられる内側の面に配置されていてもよいし、折り曲げられる外側の面に配置されていてもよい。基板１７にスルーホールを設け、第２の放射素子及び第１の放射素子が配置される面と反対側の面に、給電ケーブル１６を配置してもよい。

図４は、図１に示すＳ−Ｓ’断面図の第２例であり、（ａ）は筒状に丸めた基板の外側に給電ケーブルを配置した例、（ｂ）は筒状に丸めた基板の内側に給電ケーブルを配置した例を示す。Ｓ−Ｓ’断面図の第２例は、図１及び図２に示す第１の直線Ａと略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められている。筒の軸側に配置される基板１７ｄ及び筒の外周側に配置される基板１７ｅ上に、図２に示す第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１が配置されている場合であっても、広帯域アンテナの無指向性を向上することができる。

図４（ａ）に示すように、丸められた外側に給電ケーブル１６を配置すれば、丸められた基板１７の外径を小さくすることができる。一方、図４（ｂ）に示すように、丸められた内側に給電ケーブル１６を配置すれば、給電ケーブル１６の出っ張りがなくなるので、情報端末機器への広帯域アンテナの実装が容易になる。

図４（ａ）及び（ｂ）に示す広帯域アンテナは、基板１７が２．５周するように丸められている。ここで、本実施形態に係る広帯域アンテナにおける基板１７が周回する回数は限定されない。例えば、筒の軸側に配置される基板１７ｄと筒の外周側に配置される基板１７ｅとが重ならない１周未満であってもよい。また、基板１７が周回する回数は１周、１．５周、２周、２．５周のほか、３周以上であってもよい。さらに、丸められた基板１７の外径は、給電ケーブル１６の外径程度まで小さく周回させることができる。これにより、アンテナを搭載するチップが不要になるとともに、情報端末機器への広帯域アンテナの実装を、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの種々のケーブルへの巻きつけによって行うことができる。また、誘電体に巻きつけることで、無指向性を向上するとともに広帯域アンテナの小型化を図ることができる。

なお、図２に示す第２の放射素子と第１の放射素子は、図３に示すＳ−Ｓ’断面図の第１例と同様に、丸められた内側の面に配置されていてもよいし、丸められた外側の面に配置されていてもよい。基板１７にスルーホールを設け、第２の放射素子及び第１の放射素子が配置される面と反対側の面に、給電ケーブル１６を配置してもよい。

図５は、第２の放射素子及び第１の放射素子のピックアップ図である。
Ｌｘ１は第２の放射素子１２の外周の長径、Ｌｙ１は第２の放射素子１２の外周の短径、Ｌｘ２は第２の放射素子１２の内周の長径、Ｌｙ２は第２の放射素子１２の内周の短径、Ｌｘ３は第１の放射素子１１の外周の長径、Ｌｙ３は第１の放射素子１１の外周の短径、Ｌｘ４は第１の放射素子１１の内周の長径、Ｌｙ４は第１の放射素子１１の内周の短径である。
Ｗｙ１は第２の直線Ｂに遠い側の第２の放射素子１２の内周から外周までの幅、Ｗｙ２は第２の直線Ｂに近い側の第２の放射素子１２の内周から外周までの幅、Ｗｙ３は第２の直線Ｂに近い側の第１の放射素子１１の内周から外周までの幅、Ｗｙ４は第２の直線Ｂに遠い側の第１の放射素子１１の内周から外周までの幅である。
Ｄ１は第２の直線Ｂと第２の放射素子１２の外周の一部２２との距離、Ｄ２は第２の直線Ｂと第１の放射素子１１の外周の一部２１との距離である。

第２の放射素子１２は、ループ状であることが好ましい。例えば、第２の放射素子１２の中心部分の導体が除去された構造となっている。導体が除去された内周部分の形状は、例えば、円形、楕円形、三角形以上の多角形またはこれらの組み合わせなどの任意の形状とすることができる。第１の放射素子１１も、第２の放射素子１２と同様にループ状であることが好ましい。

なお、第１の放射素子１１及び第２の放射素子１２には、複数のループが形成されていてもよい。例えば、第１の放射素子１１及び第２の放射素子１２のいずれか一方又は両方の内周の長軸上に、帯状の導体を設けた形状であってもよい。また、第１の放射素子１１及び第２の放射素子１２は、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１を短軸方向で切断し、開放された端部同士を帯状の導体で接続した形状であってもよい。このように、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の外周の形状は、近接部を除いて任意の形状とすることができる。特に、近接部の端部同士を帯状の導体で渡す形状とすることで、広帯域アンテナを小型化することができる。

第２の放射素子１２の外周の一部２２の形状と第１の放射素子１１の外周の一部２１の形状とは、第２の直線Ｂに対して線対称であることが好ましい。例えば、第１の直線Ａに平行な直線上における距離Ｄ１と距離Ｄ２は等しい。

第２の放射素子１２の外周の一部２２と第１の放射素子１１の外周の一部２１は、第１の直線Ａ上で第２の放射素子１２と第１の放射素子１１が最も近接するような湾曲形状を有していることが好ましい。特に、第２の放射素子１２の外周の一部２２と第１の放射素子１１の外周の一部２１の形状は、楕円の一部であることが好ましい。この場合、楕円の短軸が第１の直線Ａ上に配置される。

第２の放射素子１２と第１の放射素子１１が最も近接する第１の直線Ａ上での第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の距離（Ｄ１＋Ｄ２）は、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、さらに、略０．３５ｍｍであることが好ましい。

第２の放射素子１２の外周形状及び内周形状は、楕円の短軸が第１の直線Ａ上に配置されている楕円であることが好ましい。この場合、第２の放射素子１２の外周の長径は、１４ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることが好ましい。また、長径と短径の比Ｌｘ１：Ｌｙ１及びＬｘ２：Ｌｙ２は、１：０．３以上１：０．７以下であることが好ましい。特に長径と短径の比は２：１であることが好ましく、Ｌｘ１が４０ｍｍの場合、Ｌｙ１は２０ｍｍ、Ｌｘ２は２０ｍｍ、Ｌｙ２は１０ｍｍであることが好ましい。

第２の放射素子１２の外周の形状と内周の形状は、長径と短径の比すなわち楕円率が等しい楕円であることが好ましい。例えば、Ｌｘ１／Ｌｙ１＝Ｌｘ２／Ｌｙ２の関係を有する。第１の放射素子１１も同様であり、Ｌｘ３／Ｌｙ３＝Ｌｘ４／Ｌｙ４の関係を有することが好ましい。

第２の放射素子１２の内周の長径は、第２の放射素子１２の外周の短径に等しいことが好ましい。例えば、Ｌｙ１＝Ｌｘ２の関係を有する。第１の放射素子１１も同様であり、この場合、Ｌｙ３＝Ｌｘ４の関係を有する。

第２の放射素子１２と第１の放射素子１１は、同一形状かつ同一面積であることが好ましい。特に、第２の放射素子１２の外周及び内周の形状と、第１の放射素子１１の外周及び内周の形状は、楕円率の等しい楕円形であることが好ましい。この場合、Ｌｘ１／Ｌｙ１＝Ｌｘ２／Ｌｙ２＝Ｌｘ３／Ｌｙ３＝Ｌｘ４／Ｌｙ４、かつＷｙ２＝Ｗｙ３、かつＷｙ１＝Ｗｙ４の関係を有する。

第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の内周から外周までの幅は、第２の直線Ｂに近い側よりも遠い側の方が太いことが好ましい。例えば、Ｗｙ１＞Ｗｙ２、Ｗｙ３＜Ｗｙ４の関係を有する。

第１の凸部２４と第２の凸部２５の対向する縁は、互いに平行である。第１の凸部２４と第２の凸部２５の対向する縁の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。例えば、第１の凸部２４と第２の凸部２５の対向する縁の形状は、第２の直線Ｂに平行な直線である。ここで、第２の直線Ｂは、第１の直線Ａに直交し、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の中心を通る直線である。すなわち、第２の直線Ｂは、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１が互いに対向する方向に垂直な方向である。したがって、第１の凸部２４と第２の凸部２５の形状は、４角形以上の偶数角形の一部であることが好ましい。この場合、当該偶数角形の１辺の中心を通る中心線が第１の直線Ａ上に配置されていることが好ましい。

第１の凸部２４及び第２の凸部２５は、ループ状であることが好ましい。ループ状であることで、アンテナの無指向性が向上する。この場合、給電点１３及び１４は、当該ループよりも第２の直線Ｂ側に配置される。これにより、給電ケーブルから給電点１３及び１４にかけてのインピーダンスの急激な上昇を抑えることができる。

第２の直線Ｂと平行な方向における第１の凸部２４及び第２の凸部２５の幅Ｇは、ＵＷＢアンテナの場合、３ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。なお、無線ＬＡＮや携帯電話等の波長帯に用いる場合には、４０ｍｍ程度としても本発明の効果を奏することができる。ここで、幅Ｇは、第１の凸部２４と第２の凸部２５が平行に対向している部分の幅である。

第１の凸部２４と第２の凸部２５の間隔Ｆは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。第１の凸部２４と第２の凸部２５の外縁の距離が適当であることで、アンテナの無指向性が向上する。第１の凸部２４と第２の凸部２５の外縁の形状が湾曲又は屈曲している場合は、第１の凸部２４と第２の凸部２５が最も近接する部分での第１の凸部２４と第２の凸部２５の距離が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下を維持していることが好ましい。

図４（ａ）に示す広帯域アンテナの指向性を測定した。実施例１が基板１７を１周させた場合、実施例２が基板１７を１．５周させた場合、実施例３が基板１７を２．５周させた場合を示す。実施例１、２及び３での図５に示すパラーメータは、Ｇ＝３．２ｍｍ、Ｅ１＝Ｅ２＝０．９ｍｍ、Ｆ＝０．２ｍｍ、Ｌｘ１＝Ｌｘ３＝４０ｍｍ、Ｌｙ１＝Ｌｙ３＝Ｌｘ２＝Ｌｘ４＝２０ｍｍ、Ｌｙ２＝Ｌｙ４＝１０ｍｍである。基板には、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルムを用いた。

図６は、本実施形態に係る広帯域アンテナの指向性の測定結果である。実施例１、実施例２、実施例３と、基板の周回を重ねるごとに、広帯域アンテナの無指向性が向上している。基板を折り曲げた場合も、同様に、折り曲げることによって広帯域アンテナの無指向性が向上した。したがって、第２の放射素子と第１の放射素子が同一面上に形成されている広帯域アンテナを折り曲げるか筒状に丸めることで、無指向性を向上させることができた。

（実施形態２）
図７は、本実施形態に係る広帯域アンテナの形状の一例である。本実施形態に係る広帯域アンテナは、給電ケーブルの外部導体と接続されて高周波電力が給電される第１の放射素子１１と、給電ケーブルの内部導体と接続されて高周波電力が給電される第２の放射素子１２と、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１への給電点３３と、を備える。第２の放射素子１２と第１の放射素子１１は、ｚ軸と略平行に配列されている。第２の放射素子１２の給電点３３の端子に、給電ケーブルの内部導体が接続される。第１の放射素子１１の給電点３３の端子に、給電ケーブルの外部導体が接続される。

第２の放射素子１２は、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の配列方向と略平行な第１の直線であるｚ軸と略平行な直線上で折り曲げられているか、又は、第１の直線であるｚ軸と略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められていることを特徴とする。例えば、図７（ｂ）に示すように、ｚ軸を軸方向として、スパイラル形状に丸められている。又は、図７（ｃ）に示すように、ｚ軸を軸方向として、扁平スパイラル形状に丸められている。又は、図７（ｄ）に示すように、ｚ軸を軸方向として、円形ロール形状に丸められている。又は、図７（ｅ）に示すように、ｚ軸と略平行な直線上で、メアンダ形状に折り曲げられている。

図８は、本実施形態に係る広帯域アンテナを上から見た形状の一例であり、（ａ）は平面形状を示し、（ｂ）はスパイラル形状を示し、（ｃ）は扁平スパイラル形状を示し、（ｄ）は円形ロール形状を示し、（ｅ）はメアンダ形状を示す。ｚ軸と垂直な断面における第２の放射素子１２の形状は、例えば、図８（ｂ）に示すようなスパイラル形状、図８（ｃ）に示すような扁平スパイラル形状、図８（ｄ）に示すような円形状の一部、又は図８（ｅ）に示すようなメアンダ形状である。

ｚ軸と垂直な断面における第２の放射素子１２の形状は、スパイラル形状、扁平スパイラル形状、円形状の一部、又はメアンダ形状の組み合わせであってもよい。例えば、図９（ａ）に示すように、メアンダ形状とスパイラル形状の組み合わせであってもよい。また、図９（ｂ）に示すように、メアンダ形状と円形ロール形状の組み合わせであってもよい。

第２の放射素子１２は、誘電体シート上に金属フィルムが積層されてなる。例えば、第２の放射素子１２が形成された基板は、誘電体シートが挟まれてなる。第２の放射素子１２は、金属フィルムの間に誘電体ブロックが挿入されていてもよい。さらに、第２の放射素子１２の給電点３３は、後述する図４０（ａ）及び図４０（ｂ）に示すように、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の配列方向と略垂直な方向における端部に配置されていることが好ましい。この場合、図９（ａ）に示すように、第２の放射素子１２の給電点３３を、第２の放射素子１２の外側に配置することができる。又は、図９（ｂ）に示すように、第２の放射素子１２の給電点３３を、第２の放射素子１２の内側に配置することができる。

提案する広帯域アンテナはまず平面フィルム状アンテナをその平面状態で広帯域動作するように設計する。平面状アンテナは最適化設計により広帯域で動作するが、平面状の面積が大きいため、小型無線機器に設置できない場合が生じることがある。また、平面状アンテナは通常、図７のｙ方向に幅が広い。アンテナ上に流れる電流は金属のエッジに集中する特徴があり、図１０のように、第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１のエッジの近くに流れる電流Ｉ_１及び電流Ｉ_２を主な電流源と考えて差し支えない。

その場合、図１１に示されるように、観測点Ｐにおける放射はアンテナとの相対位置によって大きな変化が生じる。すなわち、Ｐ点がｙ軸方向になればなるほど、電流源Ｉ_１からの距離Ｌ_１と電流源Ｉ_２からの距離Ｌ_２の差が大きくなる。その結果、電流源間の距離Ｓが波長オーダーになった場合、電流源Ｉ_１とＩ_２が放射への寄与に位相差が生じ、ｘｙ面内の放射パターンが無指向ではなくなるだけでなく、ＵＷＢに使われるパルス通信を行う場合、Ｐ点に到達するパルスに時間差が生じてパルス幅が大きくなるなど、通信に不利な状況が生じる。この影響は使用周波数が高くなるほど顕著になる。この状況では、ｘ方向では距離Ｌ_１とＬ_２が等しく、ｙ方向で異なるので、ｙ方向の放射利得がｘ方向より小さい。

本提案では、平面形のアンテナを図７に示すように折り曲げるか丸める。そうすることにより、アンテナがコンパクトになり、小型無線機器に収容しやすくなるだけでなく、図１１のアンテナのエッジ間の距離Ｓが小さくなり、上記の位相差を小さくすることができる。その結果、アンテナの放射パターンを改善できるだけでなく、パルス通信への影響を抑えることができる。

一方、平面状アンテナを折り曲げると、アンテナの各部分を相対的に近づけることになるので、アンテナ部分間の結合が強くなるので、それに伴うアンテナ入力特性の劣化が生じることがある。本提案では、平面形アンテナの特性を最適化することにより、その影響を小さくすることができる。すなわち、上記の結合が主に波長が長い（周波数が低い）領域で生じるので、平面形アンテナを最適化する際、特に低周波領域で十分に整合がよくなるようにすれば、アンテナを折り曲げる際に生じる入力特性の劣化を最小限に抑えることができる。

そのためには、平面形アンテナは十分な幅が必要である。幅を広くすると、動作周波数帯域が広くなる。また、放射素子の一方または両方の給電点付近では、給電点から放射素子の先端に向かって、徐々に幅が広くなる構造が必要である。その構造では、周波数が高い領域で整合がよくなる。また、給電点付近では、両放射素子が相対する領域が広いことが望ましい。同様に帯域が広くなる。また、放射素子のいずれまたは両方がループ状となるようにホールが開いていることが望ましい。同様に帯域が広くなる。

平面形アンテナは、図１２に示すように、様々な形状が利用可能である。第２の放射素子１２は、図１２（ａ）及び図１２（ｆ）に示すようなグラス形状であってもよいし、図１２（ｂ）に示すような楕円形状であってもよいし、図１２（ｃ）及び図１２（ｅ）に示すような台形形状であってもよいし、図１２（ｄ）に示すような半楕円形状であってもよい。また、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の形状は、図１２（ｅ）に示すように同型であってもよいし、図１２（ｆ）に示すように類似形であってもよいし、図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示すように異なっていてもよい。第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の横幅は、必ずしも同じにする必要はなく、例えば図１２（ｃ）に示すように異なっていてもよい。

本実施形態に係る広帯域アンテナは、ダイポールだけでなく、モノポールアンテナにも適用できる。図１３は、本実施形態に係る広帯域アンテナの適用例であり、（ａ）はダイポールアンテナへの第１の適用例を示し、（ｂ）はダイポールアンテナへの第２の適用例を示し、（ｃ）はモノポールアンテナへの適用例を示す。ダイポールの場合、図１３（ａ）に示すように第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１の両方を折り曲げるか丸める場合と、図１３（ｂ）に示すように第２の放射素子１２にのみを折り曲げるか丸める場合がある。モノポールアンテナの場合、図１３（ｃ）に示すように、第２の放射素子１２にのみを折り曲げるか丸める。

（実施形態３）
図１４は、本実施形態に係る広帯域アンテナのアンテナパターンを示す。本実施形態に係る広帯域アンテナは、単に帯域が広いだけでなく、特に周波数が低い領域で整合がよくなるように工夫されている。具体的に第２の放射素子１２がグラスのような外形をしており、第２の放射素子１２がループ状となるような楕円形のホール３１、半楕円形の外形及び給電点３３の近くに台形の凸部３２を設けている。グラスのような外形は、例えば、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１が最も近接する位置から、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の配列方向への所定の高さＨ_２ａの位置までは、第１の放射素子１１との距離が大きくなるに従って第２の放射素子１２の幅が広がっている。

本実施形態では、第２の放射素子１２の幅Ｗ_２ａ＝２０ｍｍ、高さＨ_２ａ＝８ｍｍ、高さＨ_２ｂ＝５ｍｍ、第２の放射素子１２の高さ（Ｈ_２ａ＋Ｈ_２ｂ）＝１３ｍｍ、ホール３１の幅Ｗ_２ｂ＝９ｍｍ、ホール３１の高さＨ_２ｃ＝６ｍｍ、凸部３２の幅Ｗ_２ｃ＝８ｍｍ、凸部３２の高さＨ_２ｃ＝１．６ｍｍ、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の間隔Ｈ_１２＝０．１ｍｍ第１の放射素子１１の幅Ｗ_１＝２０ｍｍ、第１の放射素子１１の高さＨ_１＝２０ｍｍとした。

図１５は、第２の放射素子の外形の比較例であり、（ａ）は第２の放射素子がグラス形状の場合のアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子が四角形状の場合のアンテナパターンを示す。図１５（ａ）に示す第２の放射素子と図１５（ｂ）に示す第２の放射素子とは、幅及び高さの等しい同サイズとなっている。

図１６に、第２の放射素子がグラス形状の場合と第２の放射素子が四角形状の場合の入力特性を示す。図１６に示すように、本実施形態に係るグラス形状の広帯域アンテナは、比較例に係る四角形状の広帯域アンテナに比べると、広い帯域を有し、３．１ＧＨｚ以上１２．５ＧＨｚ以下の帯域において、｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となっている。ただし、特性インピーダンスは５０Ωとする。以降の文中のＳ１１もこの特性インピーダンスの値を基準とする。特に、３．１ＧＨｚ以上６．５ＧＨｚ以下の帯域において、｜Ｓ１１｜が−１２ｄＢ以下となっており、特に整合がよくなっている。したがって、第２の放射素子１２のアンテナパターンをグラス形状にすることで、第２の放射素子のアンテナパターンが四角形状である場合に比べて、入力特性を向上することができる。

アンテナの寸法は最低動作周波数の波長をλ_０（この場合、９７ｍｍ）とすると、少なくとも両放射素子の一つは縦幅（Ｈ_２ａ＋Ｈ_２ｂ）と横幅Ｗ_２ａの和は０．２５λ_０以上が必要である。また、広帯域を確保するため、第２の放射素子１２の横幅Ｗ_２ａは０．１λ_０以上が必要である。第２の放射素子１２を折り曲げるか丸めたときに生じる結合による最低動作周波数の上昇を考慮すると、第２の放射素子１２の縦幅（Ｈ_２ａ＋Ｈ_２ｂ）と横幅Ｗ_２ａの和は０．３λ_０以上であり、第２の放射素子１２の横幅Ｗ_２ａは０．１２λ_０以上であることが望ましい。ここで、横幅Ｗ_２ａは、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の配列方向への第２の放射素子１２の投影形状の幅を示す。第２の放射素子１２の横幅は広いほうが良い特性になるが、寸法上の実用性を考慮すると、第２の放射素子１２の幅Ｗ_２ａは、０．５λ_０以下とすることが望ましい。

また、第２の放射素子１２が２層以上に折り曲げられているか又は丸められているとき、最接近する層と層の間隔が近付きすぎると、強結合により、アンテナの広帯域特性が失ってしまう。下記の実施形態に示すように、層の間の最短距離が０．００５λ_０以上であり、実用上は０．０１λ_０以上が望ましい。また、小型化の観点から、層の間の最長距離が０．１λ_０以下であることが望ましい。

図１７は、第２の放射素子の外形の比較例であり、（ａ）は第２の放射素子がグラス形状の場合のアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子が楕円形状の場合のアンテナパターンを示す。図１７（ａ）に示す第２の放射素子と図１７（ｂ）に示す第２の放射素子とは、幅及び高さの等しい同サイズとなっている。

図１８に、第２の放射素子がグラス形状の場合と第２の放射素子が楕円形状の場合の入力特性を示す。図１８に示すように、図１６に示す第２の放射素子が四角形状の場合に比べると、第２の放射素子が楕円形状の場合は給電点３３付近で徐々に広がる放射素子をもつため広い動作帯域をもつことがわかる。その上にグラス状アンテナの凸部３２を導入することで、一層帯域が広くなることがわかる。

図１９は、実施形態３に係る広帯域アンテナにおける楕円形のホールがある場合とない場合の比較例であり、（ａ）はホール３１がある場合のアンテナの概略図を示し、（ｂ）はホールがない場合のアンテナの概略図を示す。図２０に、実施形態３に係る広帯域アンテナにおける楕円形のホールがある場合とない場合の入力特性を示す。図２０に示すように、楕円形のホール３１を設けることにより、高周波帯域での整合を図ることができる。

図２１は、実施形態３に係る広帯域アンテナにおける凸部３２の幅Ｗ_２ｃを変化させた場合のアンテナの概略図を示す。図２２に、実施形態３に係る広帯域アンテナにおける凸部３２の幅Ｗ_２ｃを変化させた場合の入力特性を示す。図２２に示すように、幅Ｗ_２ｃ＝８ｍｍとしたことで広帯域化が図られている。このように、本実施形態に係る広帯域アンテナは平面形状のままでＵＷＢで動作するように最適化されている。

図２３に、実施形態３に係る広帯域アンテナのｘｙ面の放射パターンを示す。３ＧＨｚと５ＧＨｚと８ＧＨｚとで比較すると、３ＧＨｚで比較的丸く、無指向であるが、周波数が高くなるにつれ、ｙ軸方向に潰れるような形状となった。

図２４は、実施形態３に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子をスパイラル状に巻いた状態を示し、（ｃ）はスパイラル状に巻いた第２の放射素子を上から見た状態を示す。実施形態３に係る広帯域アンテナは、図１４に示す第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１を、スパイラルの層の間隔ｄｓでスパイラル状に巻いている。このアンテナは、金属フィルムアンテナに均一の厚さを持つ柔軟な誘電体シートを接着し、円形に巻くことにより、簡単に作ることができる。

図２５に、スパイラルの層の間隔を変えたときの実施形態３に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。図示のように、平面状アンテナをスパイラル状に巻いたとき、入力特性が若干劣化するが、ＵＷＢ無線通信に必要な特性を保持している。例えば、ｄｓ＝３ｍｍとしたとき、３．７ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚで｜Ｓ１１｜≦−８ｄＢと、十分実用できるレベルである。ｄｓ＝１ｍｍになると、最低動作周波数が上がり、領域内の｜Ｓ１１｜が上昇し、広帯域特性が損ない始めていることがわかる。

図２６に、本実施形態に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。図示のように、スパイラル状に巻いたアンテナの放射パターンは平面状アンテナよりも無指向に近く、ＵＷＢ無線通信を行う場合により良い伝送特性が得られる。

（実施形態４）
図２７は、実施形態４に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子を扁平スパイラル状に巻いた状態を示し、（ｃ）は扁平スパイラル状に巻いた第２の放射素子を上から見た状態を示す。実施形態４に係る広帯域アンテナは、図１４に示す第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１を、ｙ方向におけるスパイラルの層の間隔がｓｓ、ｘ方向におけるスパイラルの層の間隔がｗｓとなるように、扁平スパイラル状に巻いている。

図２８に、扁平スパイラルの層の間隔を変えたときの実施形態４に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。図示のように、扁平スパイラル状に巻いたアンテナは、多少入力特性の劣化があるものの、ＵＷＢ無線通信に必要な特性を保持している。ｓｓ＝ｗｓ＝１ｍｍでは、特性が劣化しはじめる。

図２９に、実施形態４に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。図示のように、扁平スパイラル状に巻いたアンテナの放射パターンは平面状アンテナよりも無指向に近く、ＵＷＢ無線通信を行う場合より良い伝送特性が得られる。

（実施形態５）
図３０は、実施形態５に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子をメアンダ状に折り曲げた状態を示し、（ｃ）はメアンダ状に折り曲げ第２の放射素子を上から見た状態を示す。実施形態５に係る広帯域アンテナは、図１４に示す第２の放射素子１２及び第１の放射素子１１を、ｙ方向におけるメアンダの幅及びメアンダの層の間隔ｓｍが一定、ｘ方向での幅ｗｍが一定となるように、平面状アンテナをメアンダ状に折り曲げている。実施形態５に係る広帯域アンテナは、放射素子の金属フィルムのメアンダ層の間（間隙）に誘電体ブロックを挿入することにより、簡単に作ることができる。

図３１に、メアンダの層の間隔ｓｍを変えたときの実施形態５に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。図示のように、メアンダ状に折り曲げたアンテナは多少入力特性の劣化があるものの、ＵＷＢ無線通信に必要な特性を保持している。ｓｍ＝１ｍｍにすると、特性が劣化し始める。

図３２に、実施形態５に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。図示のように、メアンダ状に折り曲げたアンテナの放射パターンは平面状アンテナよりも無指向に近く、ＵＷＢ無線通信を行う場合により良い伝送特性が得られる。

（実施形態６）
図３３は、実施形態６に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子を円形ロール状に丸めた状態を示し、（ｃ）は円形ロール状に丸めた第２の放射素子を上から見た状態を示す。実施形態６に係る広帯域アンテナは、図１４に示す第２の放射素子１２のみが、直径ｄｃの円形ロール状に巻かれている。

図３４に、円形ロールの直径ｄｃを８ｍｍにしたときの実施形態６に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。図示のように、第２の放射素子１２を円形状に丸めたアンテナは多少入力特性の劣化があるものの、ＵＷＢ無線通信に必要な特性を保持している。

図３５に、実施形態６に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。図示のように、第２の放射素子１２を円形ロール状に丸めたアンテナの放射パターンは平面状アンテナよりも無指向に近く、ＵＷＢ無線通信を行う場合により良い伝送特性が得られる。

（実施形態７）
図３６は、実施形態７に係る広帯域アンテナのアンテナパターンを示す。実施形態７に係る広帯域アンテナは、第２の放射素子１２の外形が楕円形状であり、第２の放射素子１２の中心に楕円形のホール３１が設けられている。第２の放射素子１２の横幅Ｗ_２ａは２０ｍｍ、第２の放射素子１２の高さＨ_２ｄは１６ｍｍ、楕円形のホール３１の横幅Ｗ_２ｂは９ｍｍ、楕円形のホール３１の高さＨ_２ｃは６ｍｍ、第１の放射素子１１の横幅Ｗ_１は２０ｍｍ、第１の放射素子１１の高さＨ_１は２０ｍｍである。

図３７は、実施形態７に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は平面状でのアンテナパターンを示し、（ｂ）は第２の放射素子をスパイラル状に丸めた状態を示し、（ｃ）はスパイラル状に丸めた第２の放射素子を上から見た状態を示す。実施形態７に係る広帯域アンテナは、図３６に示す第２の放射素子１２を、スパイラルの層の間隔ｄｓが一定となるように、スパイラル状に巻いている。

図３８に、スパイラルの層の間隔ｄｓを１０ｍｍにしたときの実施形態７に係る広帯域アンテナの入力特性を示す。図示のように、第２の放射素子１２をスパイラル状に丸めたアンテナは多少入力特性の劣化があるものの、ＵＷＢ無線通信に必要な特性を保持している。

図３９に、実施形態７に係る広帯域アンテナの８ＧＨｚにおけるｘｙ面の放射パターンを示す。図示のように、スパイラル状に丸めたアンテナは平面状アンテナよりも無指向に近く、ＵＷＢ無線通信を行う場合により良い伝送特性が得られる。

（実施形態８）
図４０は、実施形態８に係る広帯域アンテナを示し、（ａ）は給電点が第１の放射素子の内側に配置される場合を示し、（ｂ）は給電点が第１の放射素子よりも外側に配置される場合を示す。ここで、外側とは、第２の放射素子１２を第１の放射素子１１に、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１の配列方向と平行に投影したときに、第２の放射素子１２の幅が第１の放射素子１１の幅よりも外側であることをいう。給電点３３が第１の放射素子１１の内側に配置される場合、図４０（ａ）に示すように、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１がｚ軸方向に配列されていると、第１の放射素子１１のｙ軸方向の端部に給電点３３が配置される。

給電点３３が第１の放射素子１１の外側に配置される場合、図４０（ｂ）に示すように、第２の放射素子１２と第１の放射素子１１がｚ軸方向に配列されていると、第１の放射素子１１のｙ軸方向の端部の外側に給電点３３が配置される。平面状アンテナにおいて、図４０（ａ）及び図４０（ｂ）のように、給電位置を端に配置すると、それを折り曲げたとき、給電位置を最内側または外側にすることができる。

図４０（ａ）及び図４０（ｂ）の場合、例えば、＋ｙ方向の端部を内側になるようにスパイラル状に巻けば、給電点３３を最内側にすることができる。この場合、給電点３３をアンテナの内側に保護することができ、給電ケーブルによる放射を抑えることができる。

また、−ｙ方向の端部を内側になるようにスパイラル状に巻けば、給電点３３を外側に配置することができる。そうすることにより、アンテナを折り曲げてから給電ケーブルをつけることができるようになり、製造及び検査が容易になる。

本広帯域アンテナは金属フィルムで構成された平面状アンテナを折り曲げることにより、アンテナをコンパクトにすることができ、小型無線機器に搭載できるようになる。また、そうすることにより、アンテナの無指向性を改善することができ、ＵＷＢ通信を効率よくおこなうことができる。

本発明は、ノートパソコン、ＰＤＡ（携帯型情報機器）端末、携帯電話又はＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）などの情報端末機器に内蔵するアンテナに利用することができる。

１１：第１の放射素子
１２：第２の放射素子
１３、１４、３３：給電点
１６：給電ケーブル
１７：基板
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ：折り曲げられた基板
１７ｄ：筒の軸側に配置される基板
１７ｅ：筒の外周側に配置される基板
２１：第１の放射素子１１の外周の一部
２２：第２の放射素子１２の外周の一部
２４：第１の凸部
２５：第２の凸部
３１：ホール
３２：凸部

Claims (9)

1. 第１の放射素子と、
   第２の放射素子と、を備え、
   前記第２の放射素子は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向と略平行な第１の直線上で折り曲げられているか、又は、前記第１の直線と略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められており、
   前記第２の放射素子は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子が最も近接する位置から、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向への所定の高さの位置までは、前記第１の放射素子との距離が大きくなるに従って前記第２の放射素子の幅が広がり、
   前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向への前記第２の放射素子の投影形状の幅は、最低動作周波数の波長をλ _０ とすると、横幅が０．１２λ _０ 以上０．５λ _０ 以下であることを特徴とする広帯域アンテナ。
2. 第１の放射素子と、
   第２の放射素子と、を備え、
   前記第２の放射素子は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向と略平行な第１の直線上で折り曲げられているか、又は、前記第１の直線と略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められており、
   前記第２の放射素子が２層以上に折り曲げられているか又は丸められており、かつ、
   層の間の最短距離が０．００５λ _０ 以上であり、かつ、
   層の間の最長距離が０．１λ _０ 以下であることを特徴とする広帯域アンテナ。
3. 前記第２の放射素子と前記第１の放射素子が同一面上に配置されている広帯域アンテナであって、
   前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向と略平行な直線上で折り曲げられているか、又は、前記第１の直線と略平行な直線を軸方向とする筒状に丸められていることを特徴とする請求項１又は２に記載の広帯域アンテナ。
4. 前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子は、ループ状であり、
   前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子の外周の形状は、前記第１の直線に対して線対称であり、
   前記第２の放射素子と前記第１の放射素子が対向する近接部における前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子の外周の形状は、前記第１の直線に直交する第２の直線に対して線対称である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
5. 前記第２の放射素子及び前記第１の放射素子が対向する近接部に、前記第１の放射素子の外周の一部を凸状にした第１の凸部、及び、前記第２の放射素子の外周の一部を凸状にした第２の凸部、をさらに備え、前記第１の凸部と前記第２の凸部の対向する縁は、互いに平行であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
6. 前記第１の直線と垂直な断面における前記第２の放射素子の形状が、スパイラル形状、扁平スパイラル形状、円形状の一部、又はメアンダ形状或いはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
7. 前記第２の放射素子は、誘電体シート上に金属フィルムが積層されてなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
8. 前記第２の放射素子は、前記金属フィルムの間に誘電体ブロックが挿入されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
9. 前記第２の放射素子の給電点は、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の配列方向と略垂直な方向における端部に配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の広帯域アンテナ。

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