JP5029559B2

JP5029559B2 - アンテナ及びそれを備えた電気機器

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Publication number: JP5029559B2
Application number: JP2008253668A
Authority: JP
Inventors: 守彦池ケ谷; 晴之渡辺; 直樹磯; 智之小川
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010087775A; US20100176997A1; US8508415B2

Description

本発明は、特定の偏波成分により形成された電波を使用する通信システムに対応するアンテナに関して、この通信システムの２つの使用周波数帯における電波の効率の良い送受信を可能にするアンテナの構造及びそれを備えた電気機器に関する。

現在、携帯電話等の移動体通信、地上波テレビ放送など、特定の偏波成分（垂直偏波や水平偏波など）により形成された電波を使用する通信システムが多く存在する。特に移動体通信においては、障害物の影響や通信距離を考慮し、垂直偏波で形成された電波を使用することが多い。さらに近年の通信情報量の大容量化や高速化、通信システムの多様化に伴い、携帯電話などの同様な通信形態であっても異なる使用周波数帯を２つ以上使用する傾向がある。

偏波成分を限定した電波を利用する上記通信システムに使用するアンテナは、１つの使用周波数帯にのみ対応する場合、その構造自体が使用周波数帯における電波の波長の１／４倍以上の素子サイズを基に設計されていることが多い。さらに、アンテナ単体で異なる２つの使用周波数帯に対応する場合も、各波長の１／４倍以上、特に低周波数帯側の波長の１／４倍以上の素子サイズを基にし、場合によっては低周波数帯側の高調波成分も利用するように設計が成されている。しかしながら、この素子サイズが維持出来ない場合、例えばアンテナの小型化などに対し、誘電体の波長短縮効果や電気回路素子などを併用した複雑な構造を適用しない限り、十分な送受信特性を満たすことは極めて困難となる。

これら問題の解決を目的とし、より簡単な構造で特定の偏波で形成された電波の送受信特性を改善する代表的な公知例に特許文献１がある。この公知例のアンテナは、１つの使用周波数帯に対応した構造を示しているが、分岐した給電線路により２つのスロット部への給電方法を実現しており、スロット部の構造によっては異なる２つの使用周波数帯に単体で対応し得ることが十分に推察できる。その構造とは、公知例に示されている地上と水平に配置され、主に垂直偏波の電波を送受信する双対した２つのスロット部それぞれの横方向の長さを異なる２つの使用周波数帯の波長に対応させて異なる長さにしたものである。これにより、より簡単な構造で異なる２つの使用周波数帯における特定な偏波で形成された電波の効率の良い送受信を単体で可能にするアンテナが実現できると考えられる。しかしながらこの場合、異なる２つの使用周波数帯に対し、２つスロット部それぞれを有用に動作させるため、両スロット間導体部の大きさ（スロット間の距離）と両スロット部縦方向周辺の導体部の大きさ（面積）を十分に考慮する必要があると推察できる。そのためアンテナのサイズは、異なる横方向の長さを持つ２つのスロット部の和だけでは決定できず、結果的に小型化は困難になる可能性がある。またこれに伴い、給電線路の分岐部から各スロット部に伸びる各給電線路の長さやその引き回し位置の考慮も必要となり、その結果構造が複雑になり、最終的には設計も困難になる可能性が高い。

特開平８−２３２２４号公報

前述のように、従来の技術の応用では、異なる２つの使用周波数帯における特定な偏波で形成された電波の効率の良い送受信を単体で可能にし、これをより簡単な構造でかつ小型のアンテナで実現することは困難である。

そこで本発明の目的は、より簡単な構造で、異なる２つの使用周波数帯における特定な偏波で形成された電波の効率の良い送受信を単体で可能にし、かつ小型化が可能なアンテナの構造を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のアンテナは、アンテナ全体において、特定の偏波成分で形成された電波の効率の良い送受信を可能にするアンテナ素子構造を２つ用いて、これら２つのアンテナ素子構造それぞれをアンテナの同一平面で相対方向に配置する構造を用いて、さらにこれらアンテナ素子構造の内、一方にのみ簡単な１つの給電構造を設け、配置した２つのアンテナ素子構造の各部長さを調整、または給電点位置の調整、もしくは両方法を組み合わせた調整方法を用いて、異なる２つの使用周波数帯における特定な偏波で形成された電波の効率の良い送受信を単体で可能にする小型のアンテナ構造を実現するものである。

上記アンテナは、導体平板を用いて構成してもよい。
上記アンテナは、回路基板（誘電体基板）を用いて構成してもよい。
上記アンテナは、軟性導体シート（フィルム）を用いて構成してもよい。
上記導体平板は、銅板を使用してもよい。
上記導体平板は、ばね性のあるリン青銅を使用してもよい。
上記回路基板（誘電体基板）は、導体面が片面のみの基板を使用してもよい。
上記回路基板（誘電体基板）は、導体面が両面の基板を使用してもよい。
上記軟性導体シート（フィルム）は、銅箔を使用してもよい。
上記軟性導体シート（フィルム）は、アルミ箔を使用してもよい。
上記アンテナの構造は、平面的にしてもよい。
上記アンテナの構造は、立体的にしてもよい。
上記アンテナの構造は、部分的に折り曲げることで立体的にしてもよい。
上記アンテナの構造は、給電点に同軸ケーブルを接続してもよい。
上記アンテナの構造は、給電点に複数の単線ケーブルを接続してもよい。
上記アンテナの構造は、給電点にフラットケーブルを接続してもよい。
上記アンテナの構造は、導体部分を絶縁性材料で覆ってもよい。
上記アンテナの給電線は、アンテナの長さ方向に水平な方向に延ばしてアンテナの給電点に接続してもよい。
上記アンテナの給電線は、アンテナの幅方向に水平な方向に延ばしてアンテナの給電点に接続してもよい。
上記アンテナの給電線は、アンテナの構造面と垂直な方向に延ばしてアンテナの給電点に接続してもよい。
上記アンテナの給電線は、電気機器の筐体内に配置してもよい。
上記アンテナの固定は、粘着テープを使用して行ってもよい。
上記アンテナの固定位置は、電気機器内部の筐体面でもよい。
上記アンテナの固定位置は、ガラスやプラスティックなどの誘電体成形物の表面でもよい。

また、本発明のアンテナは、上記アンテナの構成を用いた特定の偏波成分で形成された２つの周波数帯における電波を単体で送受信するアンテナである。

本発明のアンテナは、特定の偏波成分を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ使用し、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、それぞれのアンテナ素子構造のサイズ調整、または給電点位置の調整、もしくは両方法を組み合わせた調整を行うことにより、異なる２つの周波数帯での共振特性を調整できるので、より簡単な構造で特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を単体で送受信できるアンテナを実現できる。

本発明のアンテナは、電気機器の筐体に内蔵したとき、もしくは金属（導体）を使用した設備等に設置したとき、２つのアンテナ素子構造それぞれの電力放射に寄与する部分と共振特性を調整する部分に筐体内や設備等の金属（導体）部が近接もしくは接触しない限り、アンテナ素子の電波送受信特性に影響を与えないため、アンテナ位置の選択を容易にする。

本発明のアンテナで使用する給電線は、２つのアンテナ素子それぞれの無導体領域に交差しない位置であれば、アンテナ素子の電波送受信特性に影響を与えないため、引き回し方向を自由に選択できるので、電気機器の筐体に内蔵したときや設備等に設置したとき、給電線の配置を容易にする。

上記の結果、本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
（１）より簡単な構造で特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を効率良く送受信できるアンテナの実現が可能である。
（２）設置条件の自由度が広いアンテナの実現が可能である。

本発明のアンテナは、特定の偏波成分の電波を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、それぞれのアンテナ素子構造のサイズ調整、または給電点位置の調整、もしくは両方法を組み合わせた調整により、異なる２つの使用周波数帯での共振特性を調整して、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信するアンテナを実現させるものである。なお、異なる２つの使用周波数帯とは、一方の使用周波数帯の高調波を利用して、計２つの使用周波数帯の電波を送受信するものではない。

前記の特定の偏波成分の電波とは、一般的に言われる垂直偏波もしくは水平偏波のそれら一方を限定したものである。

また前記のアンテナ素子とは、特定の偏波成分の電波に対し、その送受信の効率が良いと一般的に知られた構造によるものであり、本発明ではその構造を応用している。

上記本発明のアンテナは、電気機器の筐体に内蔵、もしくは金属（導体）を使用した設備等に設置した場合、２つのアンテナ素子構造それぞれの電力放射に寄与する部分と共振特性を調整する部分に筐体内や設備等の金属（導体）部が近接もしくは接触しない限り、アンテナ素子の電波送受信特性に影響が現れない構造を有するものである。

上記本発明のアンテナは、給電線路の引き回し位置が２つのアンテナ素子それぞれの無導体領域に交差しなければ、アンテナ素子の電波送受信特性に影響を与えない構造を有するものである。

上記本発明のアンテナは、電気機器の筐体に内蔵、もしくは設備等に設置することができる。

上記本発明のアンテナは、電気機器筐体のプラスティック材質部分や窓ガラス等の誘電体材質表面に設置することができる。

次に、上記本発明の形態により、特定の偏波成分の電波を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、さらに異なる２つの使用周波数帯における電波の送受信を実現させる構造に関し、添付図面の図１から図３に基づいて説明する。

図１はアンテナ構造を示し、アンテナ１は、長さａと幅ｂの導体平板２に幅ｈのスロット境界導体部２１を境に相対方向にそれぞれの開放端を持つ幅ｄと長さｆの矩形スロット４１と幅ｅと長さｇの矩形スロット４２を形成し、これら矩形スロット４１、４２の各幅の中心（スロット境界導体部２１の長さ方向の中心）と導体平板２の幅ｂの中心を通る境界線５で線対称構造となっている。このとき、スロット境界導体部２１の幅ｈは、２つの矩形スロット４１、４２の各長さｆとｇの大きさよりも十分に小さくしている。２つの使用周波数帯に対する１つ目の設計周波数での電波の波長をλ１とし、２つ目の設計周波数での電波の波長をλ２と定義した場合、矩形スロット４１の長さｆは約（λ１）×３／１６とし、矩形スロット４２の長さｇは約（λ２）×３／１６とする。アンテナ１に電力を供給する給電点３は一方の矩形スロット４２内に設け、給電点３の位置は矩形スロット４２の開放端からの距離ｉとする。なお、上記の２つの使用周波数帯は、本発明のアンテナを機器筐体に内蔵した場合や設備等に設置した場合、機器筐体や設備等を構成する各種誘電体性の材料や他の導体部品の配置により、さらに各種誘電体材質表面に設置した場合は、材質特有の誘電率による波長短縮効果により決定される。

図１の構造により、波長λ１を定義する設計周波数のとき、この周波数成分を持ち、かつ給電点３よりアンテナ１を構成した導体平板２上に発生する電流は、共振動作に伴い長さｆが（λ１）×３／１６の矩形スロット４１の対向する導体縁付近に分布する際、スロット境界導体２１に集中し、図２に示すように、仮想給電点３１がスロット境界導体２１上に形成される。このとき仮想給電点３１を境に（λ１）×３／１６分の電流分布９１が長さｆの矩形スロット４１の対向する導体縁付近に発生し、（λ１）×１／１６分の電流分布９２が長さｇの矩形スロット４２の対向する導体縁付近に発生し、最終的に（λ１）×４／１６（＝（λ１）／４）で動作するスロットアンテナを実現する。

一方、図１の構造により、波長λ２を定義する設計周波数のとき、この周波数成分を持ち、かつ給電点３よりアンテナ１を構成した導体平板２上に発生する電流は、共振動作に伴い長さｇが（λ２）×３／１６の矩形スロット４２の対向する導体縁付近に分布する際、図３に示すように、スロット境界導体２１の幅ｈが波長λ２よりも十分に小さいことから、波長λ２から電気的にスロット境界導体２１の存在が認識されず、（λ２）×３／１６分の電流分布９２が長さｇの矩形スロット４２の対向する導体縁付近に発生し、（λ２）×１／１６分の電流分布９１が長さｆの矩形スロット４１の対向する導体縁付近に発生し、最終的に（λ２）×４／１６（＝（λ２）／４）で動作するスロットアンテナを実現する。

以上より本発明のアンテナは、スロット境界導体部２１を境に（λ１）／４と（λ２）／４のそれぞれで動作する２つのスロットアンテナを同一平面で相対方向に並べて配置することが可能となる。よって、スロットアンテナ特有である特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信するアンテナの実現を可能にする。

以下、本発明の一実施例を添付図面の図４から図６に基づいて説明する。

図４は、図１の該アンテナ１の給電に同軸ケーブル６を使用した本発明のアンテナ１１を示し、矩形スロット４２の開放端からの距離ｉの位置で、矩形スロット４２の長さ方向に沿って平行に対向する導体縁の一方に同軸ケーブル６の内導体６１を通電性のあるはんだ材６３で接続し、他方に同軸ケーブル６の外導体６２を通電性のあるはんだ材６３で接続している。なお、上記同軸ケーブル等の給電線路の接続は、通電性のあるはんだ材等による融着接続の他、通電性を保持し得る形状の専用コネクタやステイなどを用いてもよい。図４に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向において線対称となっている。

図４の該アンテナ１１は、厚さ０．２mmの導体平板を使用し、寸法を図１の定義より、ａ＝１０２mm、ｂ＝５０mm、ｃ＝２１mm、ｄ＝８mm、ｅ＝８mm、ｆ＝６８mm、ｇ＝３３mm、ｈ＝１mm、ｉ＝２７mmとしている。該アンテナ１１が８００ＭＨｚ帯と１７００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で動作するように、ｆを１つ目の設計周波数８００ＭＨｚでの電波の波長λ１（≒３７５mm）の約３／１６とし、ｇを２つ目の設計周波数１７００ＭＨｚでの電波の波長λ２（≒１７６mm）の約３／１６とし、ｉを２つ目の設計周波数で該アンテナ１１が動作できる給電点の位置としている。また該アンテナ１１への給電は、直径約１．１mmの同軸ケーブルを使用し、該アンテナ１１の導体部と重なる部分以外には、諸特性への影響を考慮し、フェライトを取り付けている（図示なし）。なお、以下の本発明のアンテナの説明において使用する同軸ケーブルには、上記同様にフェライトが取り付けられている。

図５は、図４の該アンテナ１１の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示す。図より、該アンテナ１１は、２つの使用周波数帯である８００ＭＨｚ帯と１７００ＭＨｚ帯で動作している。

図６は、図４の該アンテナ１１の遠方界における電力放射分布特性を示し、図６（ａ）は測定面定義を示し、図６（ｂ）は２つの使用周波数帯それぞれにおける特性例で各図内において垂直偏波（Ver.）と水平偏波（Hor.）を分けて示している。図６（ｂ）より、２つの使用周波数帯におけるそれぞれの周波数で、両者ともに垂直偏波による良好な指向特性（無指向性）が得られている。

以上の図５、図６に示す結果の通り、本発明のアンテナは、特定の偏波成分の電波を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信するアンテナを実現できる。

次に、本発明の他の実施例を添付図面の図７から図１０に基づいて説明する。

図７は、図４の該アンテナ１１における給電点の位置ｉを１２mmに変更することで、給電点を設ける矩形スロット４２で主に動作する使用周波数帯を変更したアンテナ１１１であり、８００ＭＨｚ帯と２０００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で動作する。図７に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向において線対称となっている。

図８は、図７の該アンテナ１１１の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図４の該アンテナ１１の結果も破線で示している。図８より、図７に示す該アンテナ１１１は、給電点を設けない矩形スロット４１で主に動作する８００ＭＨｚ帯と給電点を設ける矩形スロット４２で主に動作する２０００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で共振特性が得られている。図４の該アンテナ１１の結果と比較した場合、８００ＭＨｚ帯では給電点となる同軸ケーブル６の接続位置とスロット境界導体部２１との距離が図４の場合よりも離れたことによるスロット境界導体部２１上の仮想給電点でのインピーダンス整合劣化に伴う若干の特性劣化が見られ、２０００ＭＨｚ帯ではインピーダンス整合の調整が必要であることが判るが、目的とする２つの使用周波数帯での共振特性は実現している。なお、このときの電力放射分布特性は、２つの使用周波数帯において、図６同様に垂直偏波による無指向性が得られる。

図９は、図４の該アンテナ１１における給電点の位置ｉを０mmに変更することで、給電点を設ける矩形スロット４２で主に動作する使用周波数帯を変更したアンテナ１１２であり、８００ＭＨｚ帯と２３００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で動作する。

図１０は、図９の該アンテナ１１２の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図４の該アンテナ１１の結果も破線で示している。図１０より、図９に示した該アンテナ１１２は、給電点を設けない矩形スロット４１で主に動作する８００ＭＨｚ帯と給電点を設ける矩形スロット４２で主に動作する２３００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で共振特性が得られている。図４の該アンテナ１１の結果と比較した場合、８００ＭＨｚ帯では給電点となる同軸ケーブル６の接続位置とスロット境界導体部２１との距離が図４の場合よりも離れたことによるスロット境界導体部２１上の仮想給電点でのインピーダンス整合劣化に伴う特性劣化が見られ、２３００ＭＨｚ帯ではインピーダンス整合の調整が必要であることが判るが、目的とする２つの使用周波数帯での共振特性は実現している。なお、このときの電力放射分布特性は、２つの使用周波数帯において、図６同様に垂直偏波による無指向性が得られる。

以上の図８、図１０に示す結果より、本発明のアンテナは、特定の偏波成分の電波を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、さらに給電点位置の調整を行うことで異なる２つの使用周波数帯での共振特性を調整して、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信するアンテナを実現できる。

次に、本発明の他の一実施例を添付図面の図１１から図１５に基づいて説明する。

図１１は、図４の該アンテナ１１における給電点を設ける矩形スロット４２の幅ｅを２mmに変更し、給電点を設ける矩形スロット４２における容量性を調整し、矩形スロット４２で主に動作する使用周波数帯とその共振特性を変更したアンテナ１２であり、８００ＭＨｚ帯と１９００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で動作する。図１２に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向において線対称となっている。

図１２は、図１１の該アンテナ１２の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図４の該アンテナ１１の結果も破線で示している。図１２より、図１１に示した該アンテナ１２は、給電点を設けない矩形スロット４１で主に動作する８００ＭＨｚ帯と給電点を設ける矩形スロット４２で主に動作する１９００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で共振特性が得られている。図４の該アンテナ１１の結果と比較した場合、給電点を設ける矩形スロット４２の幅が狭くなったことに伴い、給電点を設ける矩形スロット４２の給電点を設けない矩形スロット４１への補足動作が失われたことにより８００ＭＨｚ帯での特性劣化が見られ、１９００ＭＨｚ帯では電気的な容量性が強い傾向が見られるが、目的とする２つの使用周波数帯での共振特性は実現している。なお、このときの電力放射分布特性は、２つの使用周波数帯において、図６同様に垂直偏波による無指向性が得られる。

図１３は、図１１の該アンテナ１２の周波数共振特性（図１２）の改善を目的とし、図１１の該アンテナ１２の給電点を設ける矩形スロット４２の長さｇを、矩形スロット４２の開放端からの給電点３の位置ｉを境にしてｇ１とｇ２に分け（ｇ＝ｇ１＋ｇ２）、スロット境界導体部２１側の長さｇ１の範囲を、給電点を設けない矩形スロット４１の幅ｄと同一とし、長さｇ２の範囲の幅ｅは図１１の該アンテナ１１と同じとする多角形スロット４３を設けたアンテナ１３であり、図１１の該アンテナ１２と同じく８００ＭＨｚ帯と１９００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で動作する。図１３に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向において線対称となっている。

図１４は、図１３の該アンテナ１３の給電に同軸ケーブル６を使用した本発明のアンテナ１３１を示し、同軸ケーブル６の接続方法は図４の該アンテナ１１と同様である。構造は、厚さ０．２mmの導体平板を使用し、図１と図１３の定義より各寸法をａ＝１０２mm、ｂ＝５０mm、ｃ＝２１mm、ｄ＝８mm、ｅ＝２mm、ｆ＝６８mm、ｇ１＝７mm、ｇ２＝２６mm、（ｇ＝ｇ１＋ｇ２＝３３mm）、ｈ＝１mm、ｉ＝２７mmとし、ｇ１、ｇ２、ｅ以外は図４の該アンテナ１１と同一にしている。

図１５は、図１４の該アンテナ１３１の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図１１の該アンテナ１２の結果も破線で示している。図１５より、該アンテナ１３１は、給電点を設けない矩形スロット４１で主に動作する８００ＭＨｚ帯と給電点を設ける多角形スロット４３で主に動作する１９００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で良好な共振特性が得られている。図１１の該アンテナ１２の結果と比較した場合、多角形スロット４３の形状により、８００ＭＨｚ帯では給電点を設けない矩形スロット４１に対する補足動作が維持されることによる特性改善が見られ、１９００ＭＨｚ帯では適度に電気的な容量性が維持されることによる特性改善が見られる。なお、このときの電力放射分布特性は、２つの使用周波数帯において、図６同様に垂直偏波による良好な無指向性が得られる。

以上の図１２、図１５に示す結果より、本発明のアンテナは、特定の偏波成分の電波を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、それぞれのアンテナ素子構造のサイズ調整を行うことで異なる２つの使用周波数帯での共振特性を調整して、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信するアンテナを実現できる。

次に、本発明の他の一実施例を添付図面の図１６から図１７に基づいて説明する。

図１６は、図１４の該アンテナ１３１において、給電点を設けない矩形スロット４１の長さｆを５４mm、多角形スロット４３の部分長さｇ２を４０mm（ｇ＝ｇ１＋ｇ２＝７mm＋４０mm＝４７mm）、多角形スロット４３の開放端からの給電点の位置ｉを４０ｍｍにそれぞれ変更したアンテナ１３２である。このアンテナ１３２を１０００ＭＨｚ帯と１４００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で動作するように、ｆを１つ目の設計周波数１０００ＭＨｚでの電波の波長λ１（≒３００mm）の約３／１６とし、ｇを２つ目の設計周波数１４００ＭＨｚでの電波の波長λ２（≒２１４mm）の約３／１６とし、給電点は２つ目の設計周波数が動作する位置ｉとしている。図１６に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向に線対称となっている。

図１７は、図１６の該アンテナ１３２の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図１４の該アンテナ１３１の結果も破線で示している。図１７より、該アンテナ１３２は、給電点を設けない矩形スロット４１で主に動作する１０００ＭＨｚ帯と給電点を設ける矩形スロット４２で主に動作する１４００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で共振特性が得られている。図１４の該アンテナ１３１の結果と比較した場合、１０００ＭＨｚ帯は良好な特性が得られ、１４００ＭＨｚ帯ではインピーダンス整合の調整が必要であることが判るが、目的とする２つの使用周波数帯での共振特性は実現し、近接周波数帯での動作も実現している。なお、このときの電力放射分布特性は、２つの使用周波数帯において、図６同様に垂直偏波による無指向性が得られる。

以上の図１７に示す結果より、本発明のアンテナは、特定の偏波成分の電波を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、それぞれのアンテナ素子構造のサイズ調整と給電点位置の調整を行うことで異なる２つの使用周波数帯での共振特性を調整して、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信するアンテナを実現できる。

次に、本発明の他の実施例を添付図面の図１８から図２４に基づいて説明する。

図１８は、図１４の該アンテナ１３１において、給電点を設けない矩形スロット４１の開放端の幅ｄを５０mm（＝導体平板２の幅ｂ）とし、スロットを扇型スロット４４に変更したアンテナ１４であり、８００ＭＨｚ帯と１９００ＭＨｚ帯の２つの使用周波数帯で動作し、かつ給電点を設けないスロットで主に動作する８００ＭＨｚ帯の広帯域化を目的としている。図１８に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向において線対称となっている。

図１９は、図１８の該アンテナ１４の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図１４の該アンテナ１３１の結果も破線で示している。図１９より、該アンテナ１４において、扇型スロット４４により、給電点を設けないスロットで主に動作する使用周波数帯の広帯域化の可能性は見られるが、図１４の該アンテナ１３１と異なり、一方の使用周波数帯が大きくずれている。これは、矩形スロットにより維持されていた電気的な容量性の均整が失われ、給電点を設ける多角形スロット４３との整合性も変わり、その結果、スロット自体の動作できる使用周波数帯が変化したと予測される。なお、この状態においても電力放射分布特性は、２つの使用周波数帯において、図６同様に垂直偏波による無指向性が得られる。

図２０は、図１８の該アンテナ１４の周波数共振特性（図１９）の改善を目的とし、図１８の該アンテナ１４の給電点を設けない扇形スロット４４において、長さｆをｆ１とｆ２に分け（ｆ＝ｆ１＋ｆ２）、扇形スロット４４内に開放端からの長さｆ１＝３７mmの地点からｆ２＝３１mmの長さと該アンテナ１４の線対称性を示す境界線５からの距離ｄ１＝１０mmの位置で導体が平行に位置する平行スロット４５を具備し、さらに長さをアンテナの線対称性を示す境界線５からの距離ｄ２（ｄ１＞ｄ２）＝７mmの２倍に変更したスロット境界導体部２２を具備し、さらにスロット内に電気的な容量性と動作周波数の調整を考慮した長さｊ＝１２mmで底辺の長さｄ３（＝ｄ１−ｄ２）＝３mmの三角形スロット４６を具備し、最終的に扇型スロット４４を複合型スロット４７に変更したアンテナ１４１である。なお、給電に使用する同軸ケーブル６は、三角形スロット４６と交差しない様に延長方向を図の通りに選択している。図２０に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向において線対称となっている。

図２１は、図２０の該アンテナ１４１の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図１４の該アンテナ１３１の結果も破線で示している。図２１より、該アンテナ１４１において、給電点を設けない複合型スロット４７の形状により、図１８（図１９）の該アンテナ１４において、ずれていた使用周波数帯が改善されている。図１４の該アンテナ１３１の結果と比較した場合、複合型スロットの効果により、給電点を設けないスロットで主に動作する８００ＭＨｚ帯は広帯域になり、一方１９００ＭＨｚ帯は狭帯域になるが、目的とする２つの使用周波数帯での共振特性は実現している。なお、このときの電力放射分布特性は、２つの使用周波数帯において、図６同様に垂直偏波による無指向性が得られる。

図２２は、図２０の該アンテナ１４１の周波数共振特性（図２１）の改善を目的とし、図２０の該アンテナ１４１の給電点を設けない複合型スロット４７が具備する三角形スロット４６を長さｊ＝２８mm、底辺ｄ３＝６mmに変更し、この変更に伴い、形状を変更したスロット境界導体部２３を具備したアンテナ１４２である。なお、図２０の該アンテナ１４１同様に、給電に使用する同軸ケーブル６は、三角形スロット４６と交差しない様に延長方向を図の通りに選択している。図２２に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向に線対称となっている。

図２３は、図２２の該アンテナ１４２の周波数共振特性を実線で示し、横軸は周波数、縦軸はリターンロスをそれぞれ示し、図１４の該アンテナ１３１の結果も破線で示している。図２３より、該アンテナ１４２において、給電点を設けない複合型スロット４７の変形により、図２０（図２１）の該アンテナ１４１において、狭帯域となっていた１９００ＭＨｚ帯が改善されている。図１４の該アンテナ１３１の結果と比較した場合、複合型スロットの効果により、給電点を設けないスロットで主に動作する８００ＭＨｚ帯の共振特性が改善され、さらに広帯域を維持し、一方１９００ＭＨｚ帯は同等な共振特性を維持している。

図２４は、図２２の該アンテナ１４２の遠方界における電力放射分布特性を示し、図２４（ａ）は測定面定義を示し、図２４（ｂ）は２つの使用周波数帯それぞれにおける特性例で各図内において垂直偏波（Ver.）と水平偏波（Hor.）を分けて示している。図２４（ｂ）より、２つの使用周波数帯におけるそれぞれの周波数で、両者ともに垂直偏波による良好な指向特性（無指向性）が得られている。図２４に示すアンテナも図１のアンテナ同様、スロットアンテナの長手方向に直交する方向に線対称となっている。

以上の図１９、図２１、図２３、図２４に示す結果より、本発明のアンテナは、特定の偏波成分の電波を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設け、それぞれのアンテナ素子構造のサイズ調整を行うことで異なる２つの使用周波数帯での共振特性を調整して、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信するアンテナを実現できる。

次に本発明の他の実施例を図２５と図２６に基づいて説明する。

図２５は、図４に示す該アンテナ１３１をラミネート等の絶縁体シート７で全体を覆ったアンテナ１３３を示す。給電に使用する同軸ケーブル６の内外導体の接続部分は、その絶縁体シートは取り除かれている（図示なし）。また、このアンテナ１３３では、絶縁性材料特有の誘電率による影響を考慮して、絶縁性材料で覆わない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図２６は、図２２に示す該アンテナ１４２をラミネート材等の絶縁体シート７で全体を覆ったアンテナ１４３を示す。給電に使用する同軸ケーブル６の内外導体の接続部分は、その絶縁体シートは取り除かれている（図示なし）。また、このアンテナ１４３では、絶縁性材料特有の誘電率による影響を考慮して、絶縁性材料で覆わない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図２５と図２６のように、絶縁性材料の使用により、該アンテナを外部の導体等に高周波的に接続させない構成を容易に確保することができる。また、これにより該アンテナ単体の特性を容易に保持でき、さらに硬めの絶縁性材料を使用すれば該アンテナの形状も容易に保持でき、結果的に汎用性を高めることが可能で、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信に優れたアンテナを実現できる。

次に本発明の他の実施例を図２７から図３０に基づいて説明する。

図２７は、図４の該アンテナ１１（同軸ケーブルは図示せず）において、スロット境界導体２１の両端を折り目とし、前後に該アンテナ１１を略Ｚの字形状に折り曲げたアンテナ１５１である。

図２８は、図４の該アンテナ１１（同軸ケーブルは図示せず）において、スロット境界導体２１の両端を折り目とし、コの字形状に該アンテナ１１を折り曲げたアンテナ１５２である。

図２９は、図１４の該アンテナ１３１（同軸ケーブルは図示せず）において、スロット境界導体２１の両端を折り目とし、さらにこのスロット境界導体の長さで給電点を設ける多角形スロット４３付近に折り目を定め、前後に該アンテナ１３１を略Ｚの字形状に折り曲げたアンテナ１５３である。

図３０は、図１４の該アンテナ１３１（同軸ケーブルは図示せず）において、スロット境界導体２１の両端を折り目とし、さらにこのスロット境界導体の長さで給電点を設ける多角形スロット４３付近に折り目を定め、コの字形状に該アンテナ１３１を折り曲げたアンテナ１５４である。

図２７から図３０の構造は、該アンテナの設置位置の形状または状況により、形状を立体的に変形させた例である。これら構造においても、各スロットの対向する導体縁の平行性や形状を保持することで、本発明のアンテナは、特性を維持することでき、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波送受信に優れたアンテナを実現できる。

次に本発明の他の実施例を図３１から図３４に基づいて説明する。

図３１は、図４の該アンテナ１１（同軸ケーブルは図示せず）において、各矩形スロット４１、４２を構成する導体の途中部分を折り目とし、前後に該アンテナ１１を略Ｚの字形状に折り曲げたアンテナ１５５である。

図３２は、図４の該アンテナ１１（同軸ケーブルは図示せず）において、各矩形スロット４１、４２を構成する導体の途中部分を折り目とし、コの字形状に該アンテナ１１を折り曲げたアンテナ１５６である。

図３３は、図１４の該アンテナ１３１（同軸ケーブルは図示せず）において、矩形スロット４１と多角形スロット４３を構成する導体の途中部分を折り目とし、前後に該アンテナ１３１を略Ｚの字形状に折り曲げたアンテナ１５７である。

図３４は、図１４の該アンテナ１３１（同軸ケーブルは図示せず）において、矩形スロット４１と多角形スロット４３を構成する導体の途中部分を折り目とし、コの字形状に該アンテナ１３１を折り曲げたアンテナ１５８である。

図３１から図３４の構造は、該アンテナの設置位置の形状または状況により、形状を立体的に変形させた例である。これら構造においても、各スロットの対向する導体縁の平行性や形状を保持することで、本発明のアンテナは、特性を維持することでき、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信に優れたアンテナを実現できる。

次に本発明の他の実施例を図３５から図３８に基づいて説明する。

図３５は、図２２の該アンテナ１４２（同軸ケーブルは図示せず）において、複合型スロット４７が具備する平行スロット４５の対向する導体縁の距離を保ち折り目を決定し、この折り目より前後に該アンテナ１４２を略Ｚの字形状に折り曲げたアンテナ１６１である。

図３６は、図２２の該アンテナ１４２（同軸ケーブルは図示せず）において、複合型スロット４７が具備する平行スロット４５の対向する導体縁の距離を保ち折り目を決定し、この折り目よりコの字形状に該アンテナ１４２を折り曲げたアンテナ１６２である。

図３７は、図２２の該アンテナ１４２（同軸ケーブルは図示せず）において、多角形スロット４３と複合型スロット４７を構成する導体の途中部分を折り目とし、前後に該アンテナ１４２を略Ｚの字形状に折り曲げたアンテナ１６３である。

図３８は、図２２の該アンテナ１４２（同軸ケーブルは図示せず）において、多角形スロット４３と複合型スロット４７を構成する導体の途中部分を折り目とし、コの字形状に該アンテナ１４２を折り曲げたアンテナ１６４である。
る。

図３５から図３８の構造は、該アンテナの設置位置の形状または状況により、形状を立体的に変形させた例である。これら構造においても、各スロットの対向する導体の平行性や形状を保持することで、本発明のアンテナは、特性を維持することでき、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波を送受信に優れたアンテナを実現できる。

次に本発明の他の実施例を図３９と図４０に基づいて説明する。

図３９は、図４に示す該アンテナ１３１の形状を誘電体板８上に構成したアンテナ１７１を示す。このアンテナ１７１では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図４０は、図２２に示す該アンテナ１４２の形状を誘電体板８上に構成したアンテナ１７２を示す。このアンテナ１７２では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図３９と図４０の構造は、該アンテナを誘電体板８上に貼り付ける方法、もしくはめっき材などを塗布する加工法により作製することができる。さらに回路基板上へのアンテナの構成を容易にし、また誘電体板８を別途加工することにより形成した給電構造（図示せず）を用いて、機器筐体への内蔵も容易にする。

次に本発明の他の実施例を図４１から図４６に基づいて説明する。

図４１は、図２８の該アンテナ１５２を誘電体板８の上下面と側面を使用して構成したアンテナ１８１である。このアンテナ１８１では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図４２は、図３０の該アンテナ１５４を誘電体板８の上下面と側面を使用して構成したアンテナ１８２である。このアンテナ１８２では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図４３は、図３２の該アンテナ１５６を誘電体板８の上下面と側面を使用して構成したアンテナ１８３である。このアンテナ１８３では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図４４は、図３４の該アンテナ１５８を誘電体板８の上下面と側面を使用して構成したアンテナ１８４である。このアンテナ１８４では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図４５は、図３６の該アンテナ１６２を誘電体板８の上下面と側面を使用して構成したアンテナ１８５である。このアンテナ１８５では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図４６は、図３８の該アンテナ１６４を誘電体板８の上下面と側面を使用して構成したアンテナ１８６である。このアンテナ１８６では、誘電体板特有の誘電率による影響を考慮して、誘電体板上にアンテナを構成しない場合に比べ、２つの使用周波数帯における各電波の各波長に対し、アンテナ各部の寸法を小さくしている。

図４１と図４６の構造は、該アンテナを誘電体板８に貼り付ける方法、もしくはめっき材などを塗布する加工法により作製することができる。さらに回路基板上へのアンテナの構成を容易にし、また誘電体板８を別途加工することにより形成した給電構造（図示せず）を用いて、携帯端末などの機器筐体への内蔵も容易にする。

以上のように本発明では、特定の偏波成分を効率良く送受信できるアンテナ素子構造を２つ用いて、これらアンテナ素子構造の内、一方にのみ給電点を設ける構造を用いて、それぞれのアンテナ素子構造のサイズ調整、または給電点位置の調整、もしくは両方法を組み合わせた調整を用いて、異なる２つの使用周波数帯での共振特性を調整することにより、簡単な構造でかつ単体で、特定の偏波成分で形成された異なる２つの使用周波数帯における電波の送受信に優れたアンテナを実現できる。

また本発明によれば、アンテナ自体は簡単な構造であるので、本発明のアンテナの製作は簡単であり、既存の製造技術および設備を利用できることから、生産性に優れ、かつ安価で取扱いが容易なアンテナを提供できる。

本発明のアンテナに係る構造を説明する図である。本発明のアンテナに係る動作原理を説明する図である。本発明のアンテナに係る動作原理を説明する図である。本発明の実施例１に係る構造を示す図である。本発明の実施例１に係る特性を示す図である。本発明の実施例１に係る特性を示す図である。本発明の実施例２に係る構造を示す図である。本発明の実施例２に係る特性を示す図である。本発明の実施例３に係る構造を示す図である。本発明の実施例３に係る特性を示す図である。本発明の実施例４に係る構造を示す図である。本発明の実施例４に係る特性を示す図である。本発明の実施例５に係る構造を説明する図である。本発明の実施例５に係る構造を示す図である。本発明の実施例５に係る特性を示す図である。本発明の実施例６に係る構造を示す図である。本発明の実施例６に係る特性を示す図である。本発明の実施例７に係る構造を示す図である。本発明の実施例７に係る特性を示す図である。本発明の実施例８に係る構造を示す図である。本発明の実施例８に係る特性を示す図である。本発明の実施例９に係る構造を示す図である。本発明の実施例９に係る特性を示す図である。本発明の実施例９に係る特性を示す図である。本発明の実施例１０に係る構造を示す図である。本発明の実施例１１に係る構造を示す図である。本発明の実施例１２に係る構造を示す図である。本発明の実施例１３に係る構造を示す図である。本発明の実施例１４に係る構造を示す図である。本発明の実施例１５に係る構造を示す図である。本発明の実施例１６に係る構造を示す図である。本発明の実施例１７に係る構造を示す図である。本発明の実施例１８に係る構造を示す図である。本発明の実施例１９に係る構造を示す図である。本発明の実施例２０に係る構造を示す図である。本発明の実施例２１に係る構造を示す図である。本発明の実施例２２に係る構造を示す図である。本発明の実施例２３に係る構造を示す図である。本発明の実施例２４に係る構造を示す図である。本発明の実施例２５に係る構造を示す図である。本発明の実施例２６に係る構造を示す図である。本発明の実施例２７に係る構造を示す図である。本発明の実施例２８に係る構造を示す図である。本発明の実施例２９に係る構造を示す図である。本発明の実施例３０に係る構造を示す図である。本発明の実施例３１に係る構造を示す図である。

符号の説明

１、１１〜１４、１１１、１１２、１３１〜１３３、
１４１〜１４３、１５１〜１５８、１６１〜１６４、
１７１、１７２、１８１〜１８６アンテナ
２導体平板
２１〜２３境界導体
３給電点
３１仮想給電点
４１、４２矩形スロット
４３多角形スロット
４４扇型スロット
４５平行スロット
４６三角形スロット
４７複合型スロット
５境界線
６同軸ケーブル
６１同軸ケーブル内導体
６２同軸ケーブル外導体
６３はんだ
７絶縁体シート
８誘電体板
９１、９２電流分布

Claims

導体面内に同形状の２つのスロットを具備し、該同形状の２つのスロットの片方に給電点を具備し、該同形状の２つのスロットが一列に置かれ、該同形状の２つのスロットそれぞれの開放端が相対方向に置かれたアンテナであって、
前記２つのスロットは、前記２つのスロットの間の境界導体から前記開放端までの長さが異なると共に、前記給電点は、前記境界導体から前記開放端までの長さが短い方のスロットに具備され、異なる２つの周波数帯の電波を送受信することを特徴とするアンテナ。
導体面内に異形状の２つのスロットを具備し、該異形状の２つのスロットの片方に給電点を具備し、該異形状の２つのスロットが一列に置かれ、該異形状の２つのスロットそれぞれの開放端が相対方向に置かれたアンテナであって、
前記２つのスロットは、前記２つのスロットの間の境界導体から前記開放端までの長さが異なると共に、前記給電点は、前記境界導体から前記開放端までの長さが短い方のスロットに具備され、異なる２つの周波数帯の電波を送受信することを特徴とするアンテナ。
請求項１記載のアンテナであって、前記同形状の２つのスロットそれぞれの面積が異なることを特徴とするアンテナ。
請求項２記載のアンテナであって、前記異形状の２つのスロットそれぞれの面積が異なることを特徴とするアンテナ。
請求項３記載のアンテナであって、前記境界導体の幅が前記同形状の２つのスロットそれぞれの前記境界導体から前記開放端までの長さよりも小さいことを特徴とするアンテナ。
請求項４記載のアンテナであって、前記境界導体の幅が前記異形状の２つのスロットそれぞれの前記境界導体から前記開放端までの長さよりも小さいことを特徴とするアンテナ。
請求項３または請求項５記載のアンテナであって、前記同形状の２つのスロットそれぞれの幅の中心を通る直線により線対称になっていることを特徴とするアンテナ。
請求項４または請求項６記載のアンテナであって、前記異形状の２つのスロットそれぞれの幅の中心を通る直線により線対称になっていることを特徴とするアンテナ。
請求項８記載のアンテナであって、前記給電点が具備された前記スロットは、前記境界導体側の矩形スロットと、前記境界導体側の矩形スロットよりも幅が小さく形成された前記開放端側の矩形スロットとからなる多角形スロットであることを特徴とするアンテナ。
請求項９記載のアンテナであって、前記給電点は、前記境界導体側の矩形スロットと前記開放端側の矩形スロットとの境に具備されることを特徴とするアンテナ。
請求項９または請求項１０記載のアンテナであって、前記給電点が具備されていない前記スロットは、前記開放端側の幅が大きく形成された前記開放端側の扇形スロットと、前記多角形スロットの幅よりも幅が大きく形成された前記境界導体側の平行スロットと、前記境界導体から前記多角形スロット側に形成された三角形スロットとからなる複合型スロットであることを特徴とするアンテナ。
請求項１から請求項１１いずれか記載のアンテナを内蔵した電気機器。