特開 2020-92403 指型アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-92403(P2020-92403A)

(43)【公開日】2020年6月11日

(54)【発明の名称】指型アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/04 20060101AFI20200515BHJP

   H01Q 5/371 20150101ALI20200515BHJP

【ＦＩ】

   H01Q9/04

   H01Q5/371

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-149073(P2019-149073)

(22)【出願日】2019年8月15日

(31)【優先権主張番号】107143419

(32)【優先日】2018年12月4日

(33)【優先権主張国】TW

(71)【出願人】

【識別番号】396008783

【氏名又は名称】大同股▲ふん▼有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】507369121

【氏名又は名称】大同大學

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100173794

【弁理士】

【氏名又は名称】色部 暁義

(72)【発明者】

【氏名】▲黄▼ ▲チ▼芳

(72)【発明者】

【氏名】▲チオウ▼ 瑞柏

(72)【発明者】

【氏名】林 志柔

(57)【要約】      （修正有）

【課題】整合素子を不要とする多重周波数のブロードバンドアンテナを提供する。
【解決手段】指型アンテナ１００は，短絡回路部１１０，給電部１２０，開放回路部１３０，接地部１４０及びコプレーナ型導波路１５０を含む。短絡回路部１１０は，第１端及び第２端を有する。給電部１２０は第１端及び第２端を有し，給電部１２０の第１端は短絡回路部１１０の第１端に結合されている。コプレーナ導波路１５０は，短絡回路部１１０の第２端，給電部１２０の第２端及び設置部１４０に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

指型アンテナであって，
・第１端及び第２端を有する短絡回路部と，
・第１端及び第２端を有する給電部であって，前記給電部の第１端が前記短絡回路部の前記第１端に結合された給電部と，
・少なくとも３つのアンテナ素子を有する開放回路部であって，前記アンテナ素子がそれぞれ第１端及び第２端を有し，前記アンテナ素子の前記第１端が前記給電部を介して互いに結合された開放回路部と，
・接地部と，
・前記短絡回路部の第２端，前記給電部の第２端及び前記接地部に接続されたコプレーナ導波路と，
を備える，指型アンテナ。

【請求項2】

請求項１に記載の指型アンテナであって，前記少なくとも３つのアンテナ素子が：
・第１アンテナ素子であって，前記第１アンテナ素子の第１端が前記給電部の前記第１端に結合された第１アンテナ素子と，
・第２アンテナ素子であって，前記第２アンテナ素子の第１端が前記給電部に結合され，前記第２アンテナ素子が前記第１アンテナ素子から第１距離だけ離隔して配置された第２アンテナ素子と，
・第３アンテナ素子であって，前記第３アンテナ素子の第１端が前記給電部に結合され，前記第３アンテナ素子が前記第２アンテナ素子から第２距離だけ離隔して配置された第３アンテナ素子と，
・第４アンテナ素子であって，前記第４アンテナ素子の第１端が前記給電部に結合され，前記第４アンテナ素子が前記第３アンテナ素子から第３距離だけ離隔して配置された第４アンテナ素子と，
を備える，指型アンテナ。

【請求項3】

請求項２に記載の指型アンテナであって，前記第１距離が０．１ｍｍ〜５ｍｍである，指型アンテナ。

【請求項4】

請求項２に記載の指型アンテナであって，前記第２距離が０．１ｍｍ〜５ｍｍである，指型アンテナ。

【請求項5】

請求項２に記載の指型アンテナであって，前記第３距離が０．１ｍｍ〜５ｍｍである，指型アンテナ。

【請求項6】

請求項２に記載の指型アンテナであって，前記第１アンテナ素子が２．４５ＧＨｚの周波数帯で作動し，前記第２アンテナ素子が５．１５ＧＨｚの周波数帯で作動し，前記第３アンテナ素子が５．５ＧＨｚの周波数帯で作動し，前記第４アンテナ素子が５．７５ＧＨｚの周波数帯で作動する，指型アンテナ。

【請求項7】

請求項１に記載の指型アンテナであって，前記アンテナ素子のそれぞれが線形構造を有する，指型アンテナ。

【請求項8】

請求項１に記載の指型アンテナであって，前記少なくとも３つのアンテナ素子の１つが曲がりセグメントを更に備える，指型アンテナ。

【請求項9】

請求項８に記載の指型アンテナであって，前記指型アンテナが印刷回路基板上に印刷されており，前記曲がりセグメントが前記印刷回路基板のエッジ部に対応して曲げられている，指型アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はアンテナ構造，特に指型アンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

アンテナ設計において，デュアルバンド又はマルチバンド設計は一般的に，アンテナが１／４波長及び１／２波長において同時に共振する特徴に基づいている。しかしながら，このようにして設計された多重周波数のブロードバンドアンテナにおいては，不十分な整合性又は不十分なアンテナ特性が問題となる。従って，アンテナの背後に他の素子を追加して整合を図る必要があり，この方法は特に高周波数体育において設計がより困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記に鑑み，本開示は，上述した技術的問題点を解消するために使用可能な指型アンテナを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示は，短絡回路部，給電部，開放回路部，接地部及びコプレーナ導波路を含む，指型のアンテナを提供する。短絡回路部は，第１端及び第２端を有する。給電部は第１端及び第２端を有し，給電部の第１端は短絡回路部の第１端に結合されている。開放回路部は少なくとも３つのアンテナ素子を含み，各アンテナ素子は第１端及び第２端を有し，アンテナ素子の第１端は給電部を介して互いに結合されている。コプレーナ導波路は，短絡回路部の第２端，給電部の第２端及び設置部に接続されている。

【0005】

本開示の一実施形態において，前記少なくとも３つのアンテナ素子は，第１アンテナ素子，第のアンテナ素子，第３アンテナ素子及び第４アンテナ素子を含む。第１アンテナ素子の第１端は，給電部の第１端に結合されている。第２アンテナ素子の第１端は給電部に結合され，第２アンテナ素子は第１アンテナ素子から第１距離だけ離隔して配置されている。第３アンテナ素子の第１端は給電部に結合され，第３アンテナ素子は第２アンテナ素子から第２距離だけ離隔して配置されている。第４アンテナ素子の第１端は給電部に結合され，第４アンテナ素子は第３アンテナ素子から第３距離だけ離隔して配置されている。

【0006】

本開示の一実施形態において，前記第１距離は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

【0007】

本開示の一実施形態において，前記第２距離は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

【0008】

本開示の一実施形態において，前記第３距離は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

【0009】

本開示の一実施形態において，第１アンテナ素子は２．４５ＧＨｚの周波数帯で作動し，第２アンテナ素子は５．１５ＧＨｚの周波数帯で作動し，第３アンテナ素子は５．５ＧＨｚの周波数帯で作動し，第４アンテナ素子は５．７５ＧＨｚの周波数帯で作動する。

【0010】

本開示の一実施形態において，各アンテナ素子は線形構造を有する。

【0011】

本開示の一実施形態において，前記少なくとも３つのアンテナ素子の１つは曲がりセグメントを更に備える。

【0012】

本開示の一実施形態において，指型アンテナは印刷回路基板上に印刷されており，前記曲がりセグメントが前記印刷回路基板のエッジ部に対応して曲げられている。

【発明の効果】

【0013】

以上に基づき，開放回路部において異なる周波数帯域で作動する少なくとも３つのアンテナ素子を通じて，本開示の提供する指型アンテナは，マルチバンド特性及びブロードバンド特性の両者を有することができ，整合を図るためにアンテナ背後に他の素子を付加的に設ける必要がなく，従って設計が容易である。

【0014】

以下，より理解し易い幾つかの実施形態について，添付図面を参照して更に詳述する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の一実施形態に係る指型アンテナの線図的な説明図である。

【図2】図１のアンテナにおける反射損失特性を示すグラフである。

【図3】図１に係る別の指型アンテナの線図的な説明図である。

【図4】図３の各周波数帯における反射損失特性を示すグラフである。

【図5】本開示の一実施形態に係るワイヤレス通信装置の印刷回路基板を示す線図的な説明図である。

【図6A】図５のアンテナの各周波数帯域における反射損失特性を示すグラフである。

【図6B】図５のアンテナの各周波数帯域における反射損失特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１を参照すれば，同図は本開示の一実施形態に係る指型アンテナの線図的な説明図である。図１に示すように，指型アンテナ１００は，短絡回路部１１０，給電部１２０，開放回路部１３０，接地部１４０及びコプレーナ型導波路１５０を含む。短絡回路部１１０は，第１端及び第２端を有する。給電部１２０は第１端及び第２端を有し，給電部１２０の第１端は短絡回路部１１０の第１端に結合されている。コプレーナ導波路１５０は，短絡回路部１１０の第２端，給電部１２０の第２端及び設置部１４０に接続されている。

【0017】

本開示の実施形態において，開放回路部１３０は，少なくとも３つのアンテナ素子を含むことができる。各アンテナ素子は第１端及び第２端を有し，これらアンテナ素子の第１端は給電部１２０を介して互いに結合されている。

【0018】

図１を例示とすれば，開放回路部１３０は，第１アンテナ素子１３１，第２アンテナ素子１３２，第３アンテナ素子１３３及び第４アンテナ素子１３４を含むことができる。図１において，第１アンテナ素子１３１の第１端は給電部１２０の第１端に結合されている。第２アンテナ素子１３２の第１端は給電部１２０の第１端に結合され，第２アンテナ素子１３２は第１アンテナ素子１３１から第１距離Ｄ１だけ離隔して配置されている。第３アンテナ素子１３３の第１端は給電部１２０に結合され，第３アンテナ素子１３３は第２アンテナ素子１３２から第２距離Ｄ２だけ離隔して配置されている。第４アンテナ素子１３４の第１端は給電部に結合され，第４アンテナ素子１３４は第３アンテナ素子１３３から第３距離Ｄ３だけ離隔して配置されている。

【0019】

本実施形態において，第１アンテナ素子１３１，第２アンテナ素子１３２，第３アンテナ素子１３３及び第４アンテナ素子１３４は，それぞれ長さの異なる線形構造として構成することができる。本実施形態において，第１アンテナ素子１３１，第２アンテナ素子１３２，第３アンテナ素子１３３及び第４アンテナ素子１３４のそれぞれの長さを調整することにより，第１アンテナ素子は２．４５ＧＨｚの周波数帯で作動させることができ，第２アンテナ素子は５．１５ＧＨｚの周波数帯で作動させることができ，第３アンテナ素子は５．５ＧＨｚの周波数帯で作動させることができ，第４アンテナ素子は５．７５ＧＨｚの周波数帯で作動させることができる。すなわち，指型アンテナ１００は，ワイヤレスネットワーク標準，例えばＩＥＥＥ ８０２．１１ａ， ８０２．１１ｂ，８０２．１１ｇ等に基づいて作動可能であるが，これらに限定されるものではない。

【0020】

他の実施形態において，当業者であれば，図１における各アンテナ素子の長さを所要の周波数帯に応じて調整することができる。大雑把に言えば，アンテナ素子が１／４波長の長さで共振するものであるため，アンテナ素子を作動させるべき周波数帯が決定されれば，これに対応してアンテナの所要長さを導き出すことができる。

【0021】

また，一実施形態において，第１アンテナ素子１３１，第２アンテナ素子１３２，第３アンテナ素子１３３及び第４アンテナ素子１３４の間の干渉を緩和するため，本開示は，第１距離Ｄ１，第２距離Ｄ２及び第３距離Ｄ３の適切な値を，関連する実験結果に基づいて決定するものである。別の実施形態において，第１距離Ｄ１は０．１ｍｍ〜５ｍｍ，第２距離Ｄ２は０．１ｍｍ〜５ｍｍ，第３距離Ｄ３は０．１ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。

【0022】

図２を参照すれば，同図は図１のアンテナにおける反射損失特性を示すグラフである。図１に示すように，第１アンテナ素子１３１，第２アンテナ素子１３２，第３アンテナ素子１３３及び第４アンテナ素子１３４をそれぞれ２．４５ＧＨｚ，５．１５ＧＨｚ，５．５ＧＨｚ及び５．７５ＧＨｚの周波数帯で作動させる場合，予測される反射損失特性グラフは，図２に示すように，２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚの２つの周波数帯を示す筈である。図２から理解できるように，５ＧＨｚにおける広帯域は，それぞれ第２アンテナ素子１３２，第３アンテナ素子１３３及び第４アンテナ素子１３４に対応する３つの周波数帯から総合的に形成されるものである。

【0023】

以上から明らかなとおり，開放回路部１３０に含まれる少なくとも３つのアンテナ素子により，本開示の提供する指型アンテナは，マルチバンド特性（例えば２．４５ＧＨｚ及び５ＧＨｚ）とブロードバンド特性を有することができ，整合を図るためにアンテナの背後に回路素子を付加的に設ける必要がなく，これにより実装に際しての困難性を軽減すると共に設計を容易とするものである。

【0024】

本開示の一実施形態において，指型アンテナ１００は，ＲＦ信号を送受信するためのワイヤレス通信装置（例えば，限定されるものではないが，携帯電話，ワイヤレスヘッドフォン等）に設置することができる。更に，一実施形態において，指型アンテナ１００は，印刷回路基板（ＰＣＢ）の直接的に印刷することができ，この場合に関連する製造業者が別のアンテナを購入する必要がなくなり，実装に要するコストを削減することができる。

【0025】

特に，通常のワイヤレス通信装置に使用されるＲＦ通信モジュールにおいて，使用されるアンテナは殆んどの場合には別個に購入され，アンテナ素子の作動周波数帯をＲＦ通信モジュールの仕様に適合させるための回路キャリブレーションが更に必要となる。この場合，アンテナのコストによって実装コストが増加することとなる。

【0026】

しかしながら，本開示により提供される指型アンテナ１００は製造時に印刷回路基板上に印刷することができるので，アンテナ素子を追加的に購入する必要がなく，これにより製造コストを削減し得る効果が達成される。更に，ＲＦモジュールの仕様に適合させるための回路キャリブレーションが更に必要とされることはない。

【0027】

一実施形態において，所要の周波数帯がより低ければ，アンテナ素子は，より長い形態で提供され，比較的小さなワイヤレス通信装置，例えばワイヤレスヘッドフォンに組み込むには不適当となることがある。この理由から，本開示は，図１に基づく構造的改善策を更に提供し，提供される指型アンテナをワイヤレス通信装置においても使用可能とするものである。関連する記載は，次のとおりである。

【0028】

図３及び図４を参照すれば，図３は図１に係る別の指型アンテナの線図的な説明図，図４は図３における各周波数帯における反射損失特性を示すグラフである。本実施形態において，指型アンテナ３００は，その基本構造において，図１の指型アンテナと実質的に同一である。説明の便宜上，第１アンテナ素子１３１，第２アンテナ素子１３２，第３アンテナ素子１３３及び第４アンテナ素子１３４をそれぞれ２．４５ＧＨｚ，５．１５ＧＨｚ，５．５ＧＨｚ及び５．７５ＧＨｚの周波数帯で作動させるものと仮定するが，本開示はこれに限定されるものではない。

【0029】

第１のアンテナ素子１３１の作動する周波数帯が低いため，これに対応して第１アンテナ素子１３１はより大きな長さを有する。この場合，図１と対比して，図３の第１アンテナ素子１３１には，曲がりセグメント１３１ａを付加的に設けることができる。しかしながら，図４に示すように，図３の第１アンテナ素子１３１に曲がりセグメント１３１ａを設けた場合でも，指型アンテナ３００はマルチバンド特性（例えば，２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ）及びブロードバンド特性を依然として維持することができる。換言すれば，本開示が提供する指型アンテナは，より小型のワイヤレス通信装置に配置されるに適した優れた柔軟性を有するものである。以下，図５を参照して更に説明する。

【0030】

図５を参照すれば，同図は本開示の一実施形態に係るワイヤレス通信装置の印刷回路基板（ＰＣＢ）を示す線図的な説明図である。本実施形態において，ＰＣＢ５００は，例えば，ワイヤレスヘッドフォンや携帯電話等のワイヤレス通信装置に適用することができ，ＰＣＢ５００には図３に示す指型アンテナ３００を印刷することができる。図５に示すように，ワイヤレス通信装置のケーシング形状に適合させるため，ＰＣＢ５００のエッジ部は，曲がりセグメント５００ａを有する構成とされている。しかしながら，指型アンテナ３００における第１アンテナ素子１３１に曲がりセグメント１３１ａが存在しているため，図１のアンテナ１００と対比して指型アンテナ３００は，上述したワイヤレス通信装置に組み込むのにより適している。

【0031】

更に，上述した実施形態の教示から理解できるように，指型アンテナ３００は，曲がりセグメント１３１ａが存在していても，マルチバンド特性（例えば，２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ）及びブロードバンド特性を依然として維持することができる。その裏付けとして，本開示は，ＰＣＢ５００上に配置された指型アンテナ３００の測定に基づく反射損失特性グラフを図６Ａ及び６Ｂに示すものである。

【0032】

図６Ａを参照すれば，同図は図５のアンテナの各周波数帯域における反射損失特性を示すグラフである。図６Ａの右上隅部に示す周波数は，例えば２．４ＧＨｚ周波数帯におけるＲＦ通信モジュールで使用される低域，中域及び高域の作動点（それぞれ数字１，２，３に対応する）である。図６Ａから理解できるように， ３つの作動点は全てが設計帯域幅に含まれるものである。

【0033】

図６Ｂを参照すれば，同図も図５のアンテナの各周波数帯域における反射損失特性を示すグラフである。図６Ｂの右上隅部に示す周波数は，例えば５ＧＨｚ周波数帯におけるＲＦ通信モジュールで使用される低域，中域及び高域の作動点（それぞれ数字１，２，３に対応する）である。図６Ｂから理解できるように， ３つの作動点は全てが設計帯域幅に含まれるものである。

【0034】

以上の記載から理解できるように，マルチバンド特性及びブロードバンド特性を有することに加えて，本開示の提供する指型アンテナは，所要に応じて曲がりセグメントも設けることができ，より好ましい設計自由度を有するものである。

【0035】

以上を要約すれば，開放回路部に含まれる少なくとも３つのアンテナ素子により，本開示の提供する指型アンテナは，マルチバンド特性（例えば，２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ）及びブロードバンド特性を有することができ，整合を図るためにアンテナの背後に回路素子を付加的に設ける必要がなく，これにより実装に際しての困難性を軽減すると共に設計を容易とするものである。

【0036】

これに加えて，本開示の提供する指型アンテナは製造時にＰＣＢ上に印刷することができるため，アンテナを追加的に購入する必要がなくなり，実装に要するコストを削減する効果を達成するものである。また，ＲＦモジュールの仕様に適合させるための回路キャリブレーションが更に必要とされることはない。

【0037】

更に，本開示の提供する指型アンテナは，所要に応じて曲がりセグメントを適応的に設けることができ，従って優れた設計自由度を有し，より小型のワイヤレス通信装置に組み込むのに適している。

【0038】

本開示を上述した実施形態に基づいて記載したが，実施形態は本開示に限定されるものではない。当業者であれば，本開示の精神及び範囲を逸脱することなく，若干の修正及び変更を行うことができる。すなわち，本開示の保護範囲は以下に添付した特許請求の範囲により特定されるものである。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本開示に係る指型アンテナは，通信装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0040】

１００，３００： 指型アンテナ
１１０： 短絡回路部
１２０： 給電部
１３０： 解放回路部
１３１： 第１アンテナ素子
１３１ａ：曲がりセグメント
１３２： 第２アンテナ素子
１３３： 第３アンテナ素子
１３４： 第４アンテナ素子
１４０： 接地部
１５０： コプレーナ導波路
５００： 印刷回路基板
５００ａ: 曲がりセグメント
Ｄ１： 第１距離
Ｄ２： 第２距離
Ｄ３： 第３距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【外国語明細書】

2020092403000001.pdf