JP6776847B2 - ループアンテナ及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ループアンテナ及びループアンテナを有する電子機器に関する。

従来より、様々な用途においてループアンテナが利用されている。しかし、ループアンテナが導体の近くに設置されるような環境下では、ループアンテナの放射特性などが変化してしまい、所望の放射特性が得られないことがある。そこで、アンテナに損失物質又は金属が近接しても、インピーダンス特性の変動、及び放射特性の劣化をできるだけ低く抑えるアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

例えば、特許文献１に記載されたアンテナ装置は、各々の一端が近接して配置された第１及び第２の線状素子を含むダイポール素子と、第１及び第２の線状素子と略平行に配置されかつ各々の一端が近接した第３及び第４の線状素子を含むループ状素子とを有する。そしてこのアンテナ装置では、第１及び第２の線状素子の互いに近接した側の一端から給電され、かつ、第３及び第４の線状素子の互いに近接した側の一端から給電される。

特開２００９−１５２７２２号公報

特許文献１に開示されたアンテナ装置では、ダイポール素子に流れる電流と、ループ状素子のダイポール素子側の線状素子を流れる電流とは、互いに逆相になって打ち消し合うため、ダイポール素子側に配置される金属または損失物質による影響が軽減される。その結果として、放射効率の劣化が抑制される。

しかしながら、特許文献１に開示されたアンテナ装置は、ループ状素子とともにダイポール素子を有するため、ループアンテナそのものよりも設置に要する面積が大きくなる。そのため、アンテナの設置に利用可能な面積が限られている装置には利用できないことがある。そこで、金属などの導体に近接してループアンテナが配置されることによるループアンテナの放射特性の変化が生じても利用可能なように、アンテナ利得を向上したループアンテナが求められている。

一つの側面では、本発明は、アンテナ利得を向上できるループアンテナを提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、ループアンテナが提供される。このループアンテナは、基板と、基板の第１の面に設けられ、導電性を有し、かつ、接地される第１の導体と、導電性を有し、第１の面に直交する面に沿って基板を囲むようにループ状に形成され、かつ、第１の面の反対側の基板の第２の面にて給電されるとともに第１の導体と電気的に接続される第２の導体と、第２の導体がループ状に形成される面と交差する基板の側面の少なくとも一方に設けられ、導電性を有し、かつ、第１の導体と電気的に接続される第３の導体とを有する。

また他の実施形態によれば、電子機器が提供される。この電子機器は、ループアンテナと、ループアンテナを介して無線信号を放射または受信する信号処理回路と、ループアンテナと信号処理回路との間に接続され、ループアンテナのインピーダンスと信号処理回路のインピーダンスとを整合させる整合回路とを有する。ループアンテナは、基板と、基板の第１の面に設けられ、導電性を有し、かつ、接地される第１の導体と、導電性を有し、第１の面に直交する面に沿って基板を囲むようにループ状に形成され、かつ、第１の面の反対側の基板の第２の面にて給電されるとともに第１の導体と電気的に接続される第２の導体と、第２の導体がループ状に形成される面と交差する基板の側面の少なくとも一方に設けられ、導電性を有し、かつ、第１の導体と電気的に接続される第３の導体とを有する。そして信号処理回路及び整合回路は、基板の第２の面において第２の導体が形成されていない領域に設けられる。

一つの側面では、ループアンテナのアンテナ利得を向上できる。

（ａ）は、第１の実施形態によるループアンテナの斜視図である。（ｂ）は、（ａ）における線ＡＡ’での第１の実施形態によるループアンテナの断面図である。（ｃ）は、第１の実施形態によるループアンテナを基板の長辺側から見た側面図である。 第１の実施形態によるループアンテナの周波数特性の電磁界シミュレーションに使用した各部の寸法を示す、ループアンテナを表面側から見た斜視図である。 （ａ）は、電磁界シミュレーションにより求めた、2.45GHzの周波数を持つ無線電波についての比較例によるループアンテナの放射パターンを示す図である。（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより求めた、2.45GHzの周波数を持つ無線電波についての第１の実施形態によるループアンテナの放射パターンを示す図である。 比較例によるループアンテナ及び第１の実施形態によるループアンテナを、それぞれ、空中に置いた場合と導体により形成される台上に置いた場合とにおける、正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。 （ａ）は、変形例によるループアンテナを、基板の表面側から見た斜視図である。（ｂ）は、（ａ）における線ＢＢ’での変形例によるループアンテナの断面図である。 電磁界シミュレーションによる、第１の実施形態によるループアンテナ及び変形例によるループアンテナのそれぞれについて、空中に置かれた場合の正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。 電磁界シミュレーションによる、第１の実施形態によるループアンテナ及び変形例によるループアンテナのそれぞれについて、導体で形成される台上に置かれた場合の正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。 （ａ）は、他の変形例によるループアンテナを、基板の表面側から見た斜視図である。（ｂ）は、（ａ）における線ＣＣ’での他の変形例によるループアンテナの断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、さらに他の変形例によるループアンテナの一部を基板の表面側から見た部分斜視図である。 電磁界シミュレーションによる、第１の実施形態によるループアンテナ、及び、図８（ａ）〜図９（ｂ）に示される各変形例によるループアンテナのそれぞれについて、空中に置かれた場合の正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。 上記の各実施形態またはその変形例の何れかによるループアンテナを有する電子機器を基板の表面側から見た、電子機器の概略斜視図である。 図１１に示される電子機器が有する回路のブロック図である。

以下、図を参照しつつ、ループアンテナについて説明する。このループアンテナは、信号処理回路などが取り付けられる基板の一端近傍において、基板の断面に沿ってを基板を囲むようにループ状に形成された導体を有する。ループ状に形成された導体は、基板の一方の面に設けられた接地導体と電気的に接続される。さらにループが形成された面と交差する方向の基板の側面の少なくとも一方に、接地導体と電気的に接続される放射導体が設けられる。これにより、アンテナとして機能する導体の面積が拡大し、その結果として、アンテナ利得が向上する。

以下の実施形態または変形例において、説明の便宜上、信号処理回路及び給電点が設けられる方の基板の面（第２の面）を表面と呼び、基板の表面と反対側の面（第１の面）を背面と呼ぶ。また、基板の短手方向の長さを基板の幅と呼び、基板の長手方向の長さを、単に基板の長さと呼ぶことがある。

図１（ａ）は、第１の実施形態によるループアンテナの斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における線ＡＡ’での第１の実施形態によるループアンテナの断面図である。また図１（ｃ）は、第１の実施形態によるループアンテナを基板の長辺側から見た側面図である。

第１の実施形態によるループアンテナ１は、基板２と、接地導体３と、ループ状放射導体４と、二つの放射導体５−１、５−２とを有する。

基板２は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネイト樹脂といった合成樹脂などの誘電体により、長方形の板状に形成される。そして基板２の表面には、例えば、ループアンテナ１を利用して無線通信するための信号処理回路などが設けられる。

接地導体３は、接地される第１の導体の一例であり、例えば、銅、あるいは金などの導体により形成される。そして接地導体３は、例えば、基板２の背面全体を覆うように設けられ、かつ、接地される。なお、接地導体３は、基板２の背面の一部を覆うように形成されてもよい。ただし、接地導体３がループ状放射導体４及び放射導体５−１及び５−２と電気的に接続されるように、ループ状放射導体４が設けられる側の基板２の長手方向の一端近傍、及び、基板２の長辺に沿った部分には接地導体３が設けられることが好ましい。

ループ状放射導体４は、ループ状に形成される第２の導体の一例であり、例えば、基板２の長手方向の一端（図１（ａ）では、右端）近傍に設けられる。また、ループ状放射導体４は、銅、金などの導体で形成され、かつ、基板２の背面と直交する面、かつ、基板２の短手方向に沿って基板２の外周を囲むようにループ状に形成されている。そして、ループ状放射導体４は、そのループが形成される面において、基板２の表面または背面に沿った二つの長辺と、基板２の側面に沿った二つの短辺を持つ長方形の形状を有している。またループ状放射導体４を形成する導体について、ループが形成される面と交差する方向、すなわち、基板２の長手方向に沿って所定の幅を持つ。そのため、ループ状放射導体４は、立体的な形状を有している。

また、基板２の表面側において、ループ状放射導体４の互いに対向する両端には、給電点６が設けられる。ループ状放射導体４は、給電点６を介して、ループアンテナ１で受信し、あるいは放射する無線電波に重畳される信号を処理する信号処理回路（図示せず）と電気的に接続される。また、給電点６と信号処理回路との間に、ループアンテナ１のインピーダンスと信号処理回路のインピーダンスを整合するための整合回路（図示せず）が接続されてもよい。そして例えば、ループ状放射導体４は、放射導体５−１、５−２とともに、無線電波を放射し、あるいは、無線電波を受信する。

なお、基板２の長手方向に沿ったループ状放射導体４の幅が広くなるほど、ループアンテナ１の放射効率は向上する。しかし、基板２の表面に信号処理回路などの各種部品が設けられるので、ループ状放射導体４の幅は、各種部品が配置される部品設置スペース７と干渉しない範囲で広くすることが好ましい。また、基板２の長手方向の一端からループ状放射導体４までの距離について、アンテナの放射特性の観点からは特に制限されないが、部品設置スペース７と干渉しないように設定されればよい。

また、ループ状放射導体４は、例えば、一周の長さが設計波長の電気長と略等しくなるように形成される。なお、要求される仕様によっては、ループ状放射導体４の一周の長さは、設計波長の電気長と異なっていてもよい。

さらに、ループ状放射導体４は、基板２の背面側にて、接地導体３と電気的に接続される。なお、ループ状放射導体４と接地導体３とは、一体として、一つの導体により形成されてもよい。

放射導体５−１は、例えば、銅、金などの導体により、ループ状放射導体４のループが形成される面と交差する基板２の側面、本実施形態では、基板２の長手方向に沿った側面に形成される。また放射導体５−２も、銅、金などの導体により、基板２の長手方向に沿った側面であり、かつ、放射導体５−１が設けられる側面と反対側の側面に形成される。図１（ａ）に示される例では、放射導体５−１は、基板２の上側の側面全体を覆うように形成され、一方、放射導体５−２は、基板２の下側の側面全体を覆うように形成される。なお、放射導体５−１及び５−２は、第３の導体の一例である。

放射導体５−１及び放射導体５−２のそれぞれは、基板２の背面側の一端にて、接地導体３と電気的に接続される。また、放射導体５−１及び放射導体５−２のそれぞれは、ループ状放射導体４と電気的に接続される。これにより、放射導体５−１及び放射導体５−２も、ループ状放射導体４とともに、無線電波を放射し、あるいは、無線電波を受信する。その結果、無線電波の放射または受信に利用される導体の面積がループ状放射導体４だけが無線電波の放射または受信に利用される場合よりも大きくなるので、ループアンテナ１の放射特性が向上する。
なお、各導体は、基板２上に蒸着により取り付けられてもよく、あるいは、他の加工法を用いて基板２上に取り付けられてもよい。

以下、電磁界シミュレーションにより求めた、ループアンテナ１の放射特性について説明する。
図２は、第１の実施形態によるループアンテナの放射特性の電磁界シミュレーションに使用した各部の寸法を示す、ループアンテナ１を表面側から見た斜視図である。このシミュレーションにおいて、基板２の比誘電率εr=3.2とし、基板２の誘電正接tanδ=0.02とした。また、基板２の長さを50mmとし、幅を20mmとし、基板２の厚さを2mmとした。

また、接地導体３、ループ状放射導体４及び放射導体５−１、５−２の導電率を1.0x10⁵(S/m)とした。そして接地導体３は、基板２の背面全体を覆うものとし、放射導体５−１、５−２は、それぞれ、基板２の長手方向に沿った二つの側面の一方全体を覆うものとした。さらに、基板２の長手方向に沿った、ループ状放射導体４の幅を2mmとし、基板２の右端からループ状放射導体４までの距離を1mmとした。そして給電点６において、ループ状放射導体４の一端と他端との間隔を1mmとした。さらに、基板２の表面において、部品設置スペース７として、ループ状放射導体４から1mm離れた位置から基板２の長手方向の左端まで、かつ、基板２の長手方向に沿った側面から2mmずつ間隔を空けた領域を設定した。そして部品設置スペース７も、導電率を1.0x10⁵(S/m)の導体で覆われるものとした。さらに、電磁界シミュレーションのために、基板２の表面の中心を原点とし、基板２の表面に対する法線方向をz軸、基板２の長手方向をx軸、基板２の短手方向をy軸とする座標系を設定した。

さらに、ループアンテナ１から放射導体５−１、５−２を省略したものを、以下に説明する電磁界シミュレーションにおける比較例とした。

図３（ａ）は、電磁界シミュレーションにより求めた、2.45GHzの周波数を持つ無線電波についての比較例によるループアンテナの放射パターンを示す図である。図３（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより求めた、2.45GHzの周波数を持つ無線電波についての第１の実施形態によるループアンテナ１の放射パターンを示す図である。図３（ａ）に示されるパターン３０１は、図２における基板２の右端側から見たときの、yz平面における、比較例によるループアンテナのアンテナ利得が-7.33dBとなる位置を表す。一方、図３（ｂ）に示されるパターン３０２は、図２における基板２の右端側から見たときの、yz平面における、第１の実施形態によるループアンテナ１のアンテナ利得が-6.175dBとなる位置を表す。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、0°は、基板２の表面に対する法線方向に平行で、かつ、基板２の背面から表面へ向かう方向（以下、正面方向と呼ぶ）を表す。

パターン３０１に示される、基板２の表面からアンテナ利得が-7.33dBとなる位置までの距離と、パターン３０２に示される、基板２の表面からアンテナ利得が-6.175dBとなる位置までの距離とが略等しくなっている。このことから、比較例によるループアンテナに対して、第１の実施形態によるループアンテナ１のアンテナ利得は、略1dB向上していることが分かる。

図４は、比較例によるループアンテナ及び第１の実施形態によるループアンテナ１を、それぞれ、空中に置いた場合と導体により形成される台上に置いた場合とにおける、正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。図４において、横軸は周波数を表し、縦軸はインピーダンス整合された状態での正面方向のアンテナ利得を表す。また、この電磁界シミュレーションでは、近距離無線通信規格の一つである、Bluetooth Low Energy(BLE)（登録商標）で使用される、2.402GHz〜2.480GHzの周波数帯域が使用対象となる周波数帯域として想定される。

また、電磁界シミュレーションでは、各ループアンテナが配置される台について、基板２の長手方向と平行な方向の長さを140mmとし、基板２の短手方向と平行な方向の長さを60mmとし、厚さを20mmとした。そしてループアンテナのループ状導体素子が設けられる方の長手方向の端部から台の長手方向の一端までの距離が43mmとなり、基板２の反対側の端部から台の反対側の一端までの距離が47mmとなる位置において各ループアンテナが配置されるものとした。その際、各ループアンテナの基板２の短手方向の中心と台の短手方向の中心とを一致させた（すなわち、短手方向について、基板２の両側とも、基板２の端部から台の端部までの距離が20mmとなる位置に各ループアンテナを設置）。その際、各ループアンテナの接地導体と台とが接触するようにループアンテナが配置されるものとした。

グラフ４０１は、比較例によるループアンテナを空中に置いた場合のアンテナ利得の周波数特性を表し、グラフ４０２は、第１の実施形態によるループアンテナ１を空中に置いた場合のアンテナ利得の周波数特性を表す。グラフ４１１は、比較例によるループアンテナを導体により形成される台上に置いた場合のアンテナ利得の周波数特性を表し、グラフ４１２は、第１の実施形態によるループアンテナ１を導体により形成される台上に置いた場合のアンテナ利得の周波数特性を表す。

グラフ４０１及びグラフ４０２に示されるように、各ループアンテナが空中に配置された場合、比較例によるループアンテナよりも第１の実施形態によるループアンテナ１の方がアンテナ利得が高いことが分かる。同様に、グラフ４１１及びグラフ４１２に示されるように、各ループアンテナが導体により形成される台上に配置された場合も、比較例によるループアンテナよりも第１の実施形態によるループアンテナ１の方がアンテナ利得が高いことが分かる。さらに、BLEで利用される周波数帯域において、第１の実施形態によるループアンテナ１は、導体により形成される台上に配置されても、アンテナ利得はほとんど低下しない。むしろ、2.43GHzよりも高い周波数では、ループアンテナ１が導体により形成される台上に配置された方が、空中に配置されるよりも、アンテナ利得が高くなる。

以上に説明してきたように、このループアンテナには、ループ状放射導体のループが形成される面と交差する基板の側面に、接地導体と電気的に接続される放射導体が設けられる。そのため、無線電波を放射または受信するよう動作する導体の面積が増加するので、このループアンテナは、放射特性を向上できる。またこのループアンテナは、接地導体が他の導体と接触するように配置されても、所定の周波数帯域において放射特性が劣化することを抑制できる。さらに、このループアンテナでは、信号処理回路などが設けられる基板の表面には、ループ状に形成される導体の一部が設けられるに過ぎない。そのため、基板の表面を有効利用することが可能となり、その結果として、このループアンテナは、ループアンテナが実装される装置全体のサイズを小型化できる。

変形例によれば、二つの放射導体５−１及び５−２のうちの一方は省略されてもよい。
図５（ａ）は、この変形例によるループアンテナ１１を、基板の表面側から見た斜視図である。また図５（ｂ）は、図５（ａ）における線ＢＢ’でのループアンテナ１１の断面図である。この変形例によるループアンテナ１１は、基板２と、接地導体３と、ループ状放射導体４と、放射導体５−１とを有する。ループアンテナ１１は、第１の実施形態によるループアンテナ１と比較して、基板２の長手方向の一方の側面について、放射導体５−２が省略されている点で相違する。

図６は、電磁界シミュレーションによる、第１の実施形態によるループアンテナ１及び変形例によるループアンテナ１１のそれぞれについて、空中に置かれた場合の正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。なお、この電磁界シミュレーションでは、ループアンテナ１及びループアンテナ１１の各部の寸法は、図２に示されるものと同じであるとした。

図６において、横軸は周波数を表し、縦軸はインピーダンス整合された状態での正面方向のアンテナ利得を表す。グラフ６０１は、第１の実施形態によるループアンテナ１についてのアンテナ利得の周波数特性を表し、グラフ６０２は、変形例によるループアンテナ１１についてのアンテナ利得の周波数特性を表す。グラフ６０１及びグラフ６０２に示されるように、ループアンテナ１についてのアンテナ利得の周波数特性と、ループアンテナ１１についてのアンテナ利得の周波数特性とは略同一である。

図７は、電磁界シミュレーションによる、第１の実施形態によるループアンテナ１及び変形例によるループアンテナ１１のそれぞれについて、導体で形成される台上に置かれた場合の正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。なお、この電磁界シミュレーションでも、ループアンテナ１及びループアンテナ１１の各部の寸法は、図２に示されるものと同じであるとした。また、各ループアンテナが置かれる台については、図４の電磁界シミュレーションで用いたものと同じとした。

図７において、横軸は周波数を表し、縦軸はインピーダンス整合された状態での正面方向のアンテナ利得を表す。グラフ７０１は、第１の実施形態によるループアンテナ１についてのアンテナ利得の周波数特性を表し、グラフ７０２は、変形例によるループアンテナ１１についてのアンテナ利得の周波数特性を表す。グラフ７０１及びグラフ７０２に示されるように、ループアンテナ１についてのアンテナ利得の周波数特性と、ループアンテナ１１についてのアンテナ利得の周波数特性とは略同一である。

このことから、変形例によるループアンテナ１１も、ループアンテナ１とほぼ同等の放射特性を有していることが分かる。なお、一方の放射導体が省略されることで、ループアンテナのインピーダンスは変動するので、第１の実施形態によるループアンテナ１用の整合回路と、変形例によるループアンテナ１１用の整合回路とは、別個に設計されることになる。

また他の変形例によれば、放射導体５−１及び５−２の一部は、接地導体３が形成される面と反対側の面、すなわち、基板２の表面側にまで延伸されてもよい。

図８（ａ）は、この変形例によるループアンテナ２１を、基板の表面側から見た斜視図である。また図８（ｂ）は、図８（ａ）における線ＣＣ’でのループアンテナ２１の断面図である。この変形例によるループアンテナ２１は、基板２と、接地導体３と、ループ状放射導体４と、二つの放射導体５１−１、５１−２とを有する。ループアンテナ２１は、第１の実施形態によるループアンテナ１と比較して、二つの放射導体５１−１、５１−２が基板２の表面側にまで延伸されている点で相違する。なお、放射導体５１−１及び５１−２の基板２の表面側の端部の位置は、放射導体５１−１及び５１−２が、部品設置スペース７と干渉しないように決定されればよい。なお、放射導体５１−１及び５１−２は、第３の導体の他の一例である。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ、さらに他の変形例によるループアンテナの一部を基板２の表面側から見た部分斜視図である。これらの変形例によるループアンテナは、第１の実施形態によるループアンテナ１と比較して、放射導体の形状が異なり、その他については同一である。図９（ａ）に示される変形例では、基板２の側面に形成される放射導体５２−１がループ状放射導体４と直接接続されないように、ループ状放射導体４側の放射導体５２−１の端部とループ状放射導体４との間にギャップ８が形成されている。また図示されていないが、反対側の放射導体についても同様に、その放射導体とループ状放射導体４との間にギャップが形成されてもよい。なお、放射導体５２−１は、第３の導体のさらに他の一例である。

また、図９（ｂ）に示される変形例では、図９（ａ）に示された変形例におけるギャップ８において、基板２の表面に近い方の一端に沿って形成されたブリッジ導体９にて放射導体５２−１とループ状放射導体４とが電気的に接続される。ただし、ブリッジ導体９と接地導体３とは互いに接しない。なお、この変形例についても、図示されていないが、反対側の放射導体についても同様に、放射導体とループ状放射導体４間のギャップに設けられたブリッジ導体により、放射導体とループ状放射導体とが電気的に接続されてもよい。なお、ブリッジ導体９も、例えば、銅または金で形成される。さらに、この変形例においても、接地導体３、ループ状放射導体４、二つの放射導体及びブリッジ導体は、一体的に形成されてもよい。

図１０は、電磁界シミュレーションによる、第１の実施形態によるループアンテナ１、及び、図８（ａ）〜図９（ｂ）に示される各変形例によるループアンテナのそれぞれについて、空中に置かれた場合の正面方向のアンテナ利得の周波数特性を表す図である。なお、この電磁界シミュレーションでは、ループアンテナ１及び各変形例によるループアンテナの各部の寸法は、放射導体を除いて図２に示されるものと同じであるとした。そして図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される変形例では、放射導体５１−１及び５１−２に関して、基板２の表面に設けられる部分が側面から1mmの幅を持ち、部品設置スペース７と放射導体５１−１、５１−２との間隔が1mmであるとした。なお、放射導体５２−１及び５２−２の基板２の側面に設けられる部分に関する寸法は、図２に示されるものと同じであるとした。また、図９（ａ）に示される変形例については、基板２の側面のそれぞれにおいて、放射導体５２−１とループ状放射導体４との間に設けられるギャップ８の幅が1mmであるとした。さらに、図９（ｂ）に示される変形例については、ギャップ８の幅は1mmであり、かつ、基板２の背面からブリッジ導体９までの間隔が1.5mmであるとした。

図１０において、横軸は周波数を表し、縦軸はインピーダンス整合された状態での正面方向のアンテナ利得を表す。グラフ１０００は、図４について言及した、比較例によるループアンテナについてのアンテナ利得の周波数特性を表し、グラフ１００１は、第１の実施形態によるループアンテナ１についてのアンテナ利得の周波数特性を表す。なお、グラフ１０００及びグラフ１００１については、各変形例によるループアンテナとの比較のために図示した。また、グラフ１００２は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される変形例によるループアンテナ２１についてのアンテナ利得の周波数特性を表す。そして、グラフ１００３及びグラフ１００４は、それぞれ、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示される変形例によるループアンテナについてのアンテナ利得の周波数特性を表す。

グラフ１０００〜グラフ１００４に示されるように、図８（ａ）〜図９（ｂ）に示される何れの変形例についても、比較例によるループアンテナと比較して、アンテナ利得が向上することが分かる。また、放射導体とループ状放射導体との間にギャップ８を設けるよりも、ギャップ８を無くすことで、アンテナ利得がより向上する。さらに、図８（ａ）に示されるように、放射導体５２−１及び５２−２を基板２の表面側にまで延伸することで、アンテナ利得がより向上する。

さらに他の変形例によれば、ループ状放射導体４は、基板２の長手方向及び断面方向に沿って基板２の外周を囲むように形成されてもよい。この場合には、放射導体は、基板２の短手方向の側面の少なくとも一方に設けられればよい。

また、上記の実施形態または各変形例によるループアンテナは、放射導体が設けられた基板の側面にて他の導体と接するように配置されてもよい。

図１１は、上記の実施形態またはその変形例の何れかによるループアンテナを有する電子機器を基板２の表面側から見た、電子機器の概略斜視図である。図１２は、電子機器が有する回路のブロック図である。この例では、電子機器１００は、ビーコン装置であり、ループアンテナ１０１と、駆動電力生成部１０２と、メモリ１０３と、制御部１０４と、整合回路１０５とを有する。このうち、駆動電力生成部１０２、メモリ１０３及び制御部１０４は、ループアンテナ１０１を介して無線信号を放射する信号処理回路１１０の一例である。また、メモリ１０３及び制御部１０４は、例えば、一つまたは複数の集積回路として形成される。そして信号処理回路１１０及び整合回路１０５は、ループアンテナ１０１の基板２の表面において、ループアンテナ１０１のループ状放射導体４が設けられていない領域に配置される。

ループアンテナ１０１は、上記の各実施形態またはその変形例の何れかによるループアンテナである。そしてループアンテナ１０１は、例えば、制御部１０４から整合回路１０５を介して受け取った無線信号を無線電波として放射する。

駆動電力生成部１０２は、メモリ１０３及び制御部１０４を駆動するための電力を生成する。そのために、駆動電力生成部１０２は、例えば、太陽電池を有する。さらに、駆動電力生成部１０２は、太陽電池により生成された電力を蓄電するためのコンデンサといった蓄電素子を有していてもよい。そして駆動電力生成部１０２は、生成した電力をメモリ１０３及び制御部１０４へ供給する。

メモリ１０３は、不揮発性の半導体メモリ回路を有する。そしてメモリ１０３は、電子機器１００を他の電子機器と識別するためのＩＤコードを保持する。

制御部１０４は、少なくとも一つのプロセッサを有し、BLEといった所定の無線通信規格に従った無線信号を生成する。その際、制御部１０４は、メモリ１０３から電子機器１００のＩＤコードを読み込み、そのＩＤコードを無線信号に含めてもよい。そして制御部１０４は、その無線信号を整合回路１０５を介してループアンテナ１０１へ出力し、ループアンテナ１０１に、その無線信号を無線電波として放射させる。

整合回路１０５は、制御部１０４とループアンテナ１０１の給電点との間に接続され、制御部１０４のインピーダンスとループアンテナ１０１のインピーダンスを整合させる。

なお、電子機器１００は、Internet of Things(IoT)で利用されるセンサ端末であってもよい。この場合には、電子機器１００は、上記の各構成要素以外に、電子機器１００が取り付けられる物体に関する情報を検知するためのセンサを一つ以上有していてもよい。そして制御部１０４は、無線信号に、センサから得られた情報を含めてもよい。

あるいは、電子機器１００は、無線タグであってもよい。この場合には、駆動電力生成部１０２は、リーダライタ（図示せず）からループアンテナ１０１を介して受信した無線信号からメモリ１０３及び制御部１０４を駆動するための電力を生成してもよい。また制御部１０４は、ループアンテナ１０１から受信した無線信号を復調して、その無線信号により搬送された質問信号を取り出す。そして制御部１０４は、その質問信号に応じた応答信号を生成してもよい。その際、制御部１０４は、メモリ１０３からＩＤコードを読み込み、そのＩＤコードを応答信号に含める。そして制御部１０４は、その応答信号をループアンテナ１０１から放射する周波数を持つ無線信号に重畳する。そして制御部１０４は、その無線信号を整合回路１０５を介してループアンテナ１０１へ出力し、ループアンテナ１０１に、その無線信号を無線電波として放射させる。

ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１、１１、２１ ループアンテナ
２ 基板
３ 接地導体
４ ループ状放射導体
５−１、５−２、５１−１、５１−２、５２−１ 放射導体
６ 給電点
７ 部品設置スペース
８ ギャップ
９ ブリッジ導体
１００ 電子機器
１０１ ループアンテナ
１０２ 駆動電力生成部
１０３ メモリ
１０４ 制御部
１０５ 整合回路
１１０ 信号処理回路

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の第１の面に設けられ、導電性を有し、かつ、接地される第１の導体と、
   導電性を有し、前記第１の面に直交する面に沿って前記基板を囲むようにループ状に形成され、かつ、前記第１の面の反対側の前記基板の第２の面にて給電されるとともに前記第１の導体と電気的に接続される第２の導体と、
   前記第２の導体がループ状に形成される面と交差する前記基板の側面の少なくとも一方に設けられ、導電性を有し、かつ、前記第１の導体と電気的に接続される第３の導体と、
   を有するループアンテナ。
2. 前記第３の導体は、当該第３の導体が設けられる前記基板の側面において前記第２の導体と電気的に接続される、請求項１に記載のループアンテナ。
3. 前記第３の導体は、当該第３の導体が設けられる前記基板の側面から前記基板の前記第２の面上に延伸される、請求項１または２に記載のループアンテナ。
4. 前記第３の導体が設けられる前記基板の側面において、当該第３の導体と前記第２の導体とがギャップを挟んで設けられる、請求項１に記載のループアンテナ。
5. ループアンテナと、
   前記ループアンテナを介して無線電波を放射または受信する信号処理回路と、
   前記ループアンテナと前記信号処理回路との間に接続され、前記ループアンテナのインピーダンスと前記信号処理回路のインピーダンスとを整合させる整合回路とを有し、
   前記ループアンテナは、
   基板と、
   前記基板の第１の面に設けられ、導電性を有し、かつ、接地される第１の導体と、
   導電性を有し、前記第１の面に直交する面に沿って前記基板を囲むようにループ状に形成され、かつ、前記第１の面の反対側の前記基板の第２の面にて給電されるとともに前記第１の導体と電気的に接続される第２の導体と、
   前記第２の導体がループ状に形成される面と交差する前記基板の側面の少なくとも一方に設けられ、導電性を有し、かつ、前記第１の導体と電気的に接続される第３の導体と、
   を有し、
   前記信号処理回路及び前記整合回路は、前記基板の前記第２の面において前記第２の導体が形成されていない領域に設けられる、
   電子機器。

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