特許 6475661 板状逆Ｆアンテナ及びこれを具えた無線通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6475661

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】板状逆Ｆアンテナ及びこれを具えた無線通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20190218BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/08

【請求項の数】6

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-92679(P2016-92679)

(22)【出願日】2016年5月2日

(65)【公開番号】特開2017-201744(P2017-201744A)

(43)【公開日】2017年11月9日

【審査請求日】2017年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】591218857

【氏名又は名称】ミヨシ電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001438

【氏名又は名称】特許業務法人 丸山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北山 博之

(72)【発明者】

【氏名】上野 浩孝

(72)【発明者】

【氏名】河上 秀爾

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１９４７３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ９／０４

Ｈ０１Ｑ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状の放射体と、前記放射体の縁部に給電部及び短絡部を具える板状逆Ｆアンテナであって、
前記放射体は、板状であって平面内で屈曲した屈曲部を有する略コ字状形状であり、略平行に延びる平行辺は、幅が異なる、
板状逆Ｆアンテナ。

【請求項2】

端縁に前記給電部を具え、前記端縁から延びる側縁に前記短絡部を具える、
請求項１に記載の板状逆Ｆアンテナ。

【請求項3】

板状の放射体と、前記放射体に給電部及び短絡部を具える板状逆Ｆアンテナであって、
前記放射体は、板状であって平面内で屈曲した少なくとも１の屈曲部を有し、
端縁に前記給電部を具え、前記端縁から延びる側縁に前記短絡部を具える、
板状逆Ｆアンテナ。

【請求項4】

前記放射体は、２の屈曲部を有する、
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の板状逆Ｆアンテナ。

【請求項5】

前記放射体は、略コ字状形状である、
請求項４に記載の板状逆Ｆアンテナ。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５の何れかに記載の板状逆Ｆアンテナを具える無線通信装置であって、
通信用の回路基板の給電端子に前記板状逆Ｆアンテナの前記給電部、前記回路基板のグランド端子に前記板状逆Ｆアンテナの前記短絡部を接続してなる、
無線通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板状逆Ｆアンテナ及びこれを具えた無線通信装置に関するものであり、より具体的には、小型化及びアンテナ指向性の向上を図ることのできる板状逆Ｆアンテナ及びこれを具えた無線通信装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

スマートフォンや携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯型電子機器には無線通信装置が内蔵されている。また、エアコン、ファンヒーター、コンロなどの電気製品にも無線通信装置を内蔵したものが提案されている。

【0003】

この種の無線通信装置に用いられるアンテナとして、板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ：Planar Inverted F Antenna）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。板状逆Ｆアンテナは、長辺Ｌと短辺Ｗとを有する矩形の平面形状を有する放射体と、放射体の短辺に給電部、長辺側に短絡部を有する。矩形の板状逆Ｆアンテナの電流経路長Ｃは、放射体の長辺Ｌと短辺Ｗの和、すなわち、Ｃ＝Ｌ＋Ｗで表わされ、この電流経路長Ｃが共振周波数λ／４となるよう設計される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−７７０７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

無線通信装置を搭載する機器の小型化に伴い、無線通信装置にも同様の小型化が求められている。しかしながら、板状逆Ｆアンテナは、放射体が矩形であるため、その設置面積が大きくなり小型化が困難であった。

【0006】

本発明の目的は、小型化及びアンテナ指向性の向上を図ることのできる板状逆Ｆアンテナ及びこれを具えた無線通信装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の板状逆Ｆアンテナは、
板状の放射体と、前記放射体の側縁に給電部及び短絡部を具える板状逆Ｆアンテナであって、
前記放射体は、板状であって平面内で屈曲した少なくとも１の屈曲部を有する。

【0008】

前記放射体は、２の屈曲部を有することが望ましい。

【0009】

前記放射体は、略コ字状形状であり、略平行に延びる平行辺の一方の先端に前記給電部、前記給電部の形成された前記平行辺の側縁に前記短絡部を具えることが望ましい。

【0010】

また、本発明の無線通信装置は、
上記記載の板状逆Ｆアンテナを具える無線通信装置であって、
通信用の回路基板の給電端子に前記板状逆Ｆアンテナの前記給電部、前記回路基板のグランド端子に前記板状逆Ｆアンテナの前記短絡部を接続してなる。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る板状逆Ｆアンテナは、放射体に平面内で屈曲する屈曲部を形成したことで、一方の端部から他方の端部に至る電流経路長Ｃを長く採ることができる。この電流経路長の４倍の波長（λ）が共振周波数となるから、放射体が矩形形状（Ｗ＋Ｌ）の場合に比べて放射体を小さくすることができ、板状逆Ｆアンテナの小型化を図ることができる。

【0012】

本発明に係る板状逆Ｆアンテナを具えた無線通信装置は、板状逆Ｆアンテナの小型化を達成できるから、スマートフォンや携帯電話機、ＰＤＡなどの携帯型電子機器には無線通信装置、エアコン、ファンヒーター、コンロなどの電気製品の小型化にも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る板状逆Ｆアンテナの斜視図である。

【図2】図２は、板状逆Ｆアンテナの平面図である。

【図3】図３は、本発明の板状逆Ｆアンテナのアンテナ特性を示すグラフである。

【図4】図４は、本発明の板状逆Ｆアンテナの放射指向性を示すグラフである。

【図5】図５は、本発明の他の実施形態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態に係る板状逆Ｆアンテナ１０について、図面を参照しながら説明を行なう。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態に係る板状逆Ｆアンテナ１０の斜視図、図２は平面図である。図に示すように、板状逆Ｆアンテナ１０は、放射体２０、給電部３０及び短絡部４０を具える。放射体２０は、導電性の薄金属板、たとえば、銅板やアルミニウム板などから構成することができる。また、回路基板にプリントしても構わない。図示の実施形態では、板状逆Ｆアンテナ１０は、１枚の薄金属板から放射体２０、給電部３０及び短絡部４０を打ち抜き、給電部３０と短絡部４０を放射体２０に対して同方向に略垂直に屈曲して作成している。

【0016】

放射体２０は、その平面内で屈曲した少なくとも１の屈曲部２１を有する。図１及び図２では、屈曲部２１，２１は２つであり、放射体２０は平面視略コ字状である。放射体２０は、薄金属板にスリット２５を形成し、スリット２５を挟んで略平行に延びる平行辺２２，２３とスリット２５の端部に位置し、平行辺２２，２３どうしを結ぶ繋ぎ辺２４を具える。

【0017】

放射体２０に屈曲部２１を形成することで、後述するとおり、放射体２０を流れる電流を放射体２０に沿って蛇行させることができるため、電流経路長Ｃを長く採ることができる。従って、放射体が矩形の場合に比べて、同じ電流経路長Ｃ（共振周波数λ／４）を小面積で実現することができ、板状逆Ｆアンテナ１０の小型化を達成できる。

【0018】

給電部３０は、一方の平行辺２２の先端に設けることができる。図示の実施形態では、給電部３０は、平行辺２２の先端のスリット２５側に設けている。給電部３０を放射体２０の内側に近い位置に設けることで、無線通信装置に実装される他の回路とのショートを防ぐことができ、回路設計上の自由度を高めることができる。

【0019】

短絡部４０は、給電部３０の形成された平行辺２２の側縁に設けることができる。図示では、短絡部４０は、スリット２５とは逆側の外側側縁に設けている。

【0020】

一実施形態として、板状逆Ｆアンテナ１０は、図２に示すように、平行辺２２の長さは２５．５ｍｍ（Ｌ_１）、幅は７ｍｍ（Ｗ_１）、平行辺２３の長さは２５．５ｍｍ（Ｌ_２）、幅は１５ｍｍ（Ｗ_２）、繋ぎ辺２４の長さは３５ｍｍ（Ｌ_３）、幅は７ｍｍ（Ｗ_３）である。また、放射体２０の厚さは０．３ｍｍである。なお、寸法はこれに限定されるものではなく、たとえば、平行辺２２，２３は同一寸法ではなく、長さや幅を互いに異なるものにしても構わない。

【0021】

放射体２０の電流経路長Ｃは、図２に示すように、放射体２０の平行辺２２，２３、繋ぎ辺２４の幅方向略中央をとおる経路となるから、
Ｃ＝（Ｌ_１＋Ｗ_３／２）＋（Ｌ_２＋Ｗ_３／２）＋（Ｌ_３−（Ｗ_１＋Ｗ_２）／２）
＝Ｌ_１＋Ｌ_２＋Ｌ_３−（Ｗ_１＋Ｗ_２）／２＋Ｗ_３
で表わされる。この電流経路長Ｃを矩形の放射体で実現するには、外形寸法が約１．５倍大きい放射体を必要とする。すなわち、同じ電流経路長Ｃを達成するために、本発明の板状逆Ｆアンテナ１０は、放射体２０の外形を約３３％小型化できる。なお、上記式より、平行辺２２，２３の幅Ｗ_１，Ｗ_２を狭くすることで、より長い電流経路長Ｃを確保できることがわかる。

【0022】

より詳細には、Ｌ_１及びＬ_２：１８ｍｍ〜３３ｍｍ、Ｌ_３：３０ｍｍ〜４０ｍｍ、Ｗ_１及びＷ_２：５ｍｍ〜１５ｍｍ、Ｗ_３：５ｍｍ〜１０ｍｍとすることが望ましい。もちろん、これら寸法は、希望する周波数帯域に応じた電流経路長Ｃによって決定することができる。

【0023】

給電部３０と短絡部４０との距離Ｌ_４は、周波数帯域に応じて調整することができる。Ｌ_４が長くなるほど低周波数帯域に対応し、Ｌ_４が短いほど高周波数帯域に対応できる。

【0024】

本発明の板状逆Ｆアンテナ１０は、無線通信装置の回路基板に接続される。具体的には、給電部３０が信号を供給する給電端子に接続され、短絡部４０はグランド端子に接続される。本発明の板状逆Ｆアンテナ１０は小型化を達成できるから、無線通信装置の小型化も達成することができる。

【0025】

上記した板状逆Ｆアンテナ１０のアンテナ特性と放射指向性について、図３及び図４を参照して説明する。

【0026】

図３は、本発明の板状逆Ｆアンテナ１０のＶＳＷＲ（Voltage-Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性を示している。図３中、横軸は周波数、縦軸はＶＳＷＲである。図３を参照すると、本発明の板状逆Ｆアンテナ１０は、周波数が９２４ＭＨｚの点で最も効率がよく、ＶＳＷＲが２以下となる周波数帯域は９２０から９２８ＭＨｚとなっている。

【0027】

また、図４は、周波数９２４．４ＭＨｚにおけるＨ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｚ−Ｘ平面の指向性を示している。図を参照すると、本発明の板状逆Ｆアンテナ１０は、水平偏波と垂直偏波共に利得が取れている。

【0028】

すなわち、本発明の板状逆Ｆアンテナ１０は、広い周波数帯域特性を有し、全方位の直線偏波に対応でき、矩形放射体に比して小型化されたアンテナであることがわかる。

【0029】

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

【0030】

図５は、本発明の板状逆Ｆアンテナ１０の放射体２０の形状の異なる実施形態である。（ａ）は屈曲部２１が１つの平面視略Ｌ字状の放射体２０、（ｂ）は屈曲部２１が３つの平面視略ロ字状の放射体２０である。何れの場合も、放射体２０に屈曲部２１を設けたことにより、矩形の放射体に比べて放射体２０の面積を小さくしつつ、長い電流経路長Ｃを確保できる。

【0031】

また、図５（ａ）に示した略Ｌ字状の板状逆Ｆアンテナ１０の放射指向性も、垂直偏波と水平偏波が混在し、図４と同等の指向性が見込まれる。なお、略Ｌ字状の板状逆Ｆアンテナ１０は、屈曲部２１が１つであるから、略コ字状の板状逆Ｆアンテナと同じ電流経路長Ｃを確保するには、略コ字状の板状逆Ｆアンテナに比べて大型化してしまうことがある。

【0032】

同様に、図５（ｂ）に示した略ロ字状の板状逆Ｆアンテナ１０の放射指向性も、垂直偏波と水平偏波が混在し、図４と同等の指向性が見込まれる。略ロ字状の板状逆Ｆアンテナ１０は、屈曲部２１が３つあり、屈曲部が２つの略コ字状の板状逆Ｆアンテナに比べて同じ電流経路長Ｃを、さらに小型の形態で確保できる。

【符号の説明】

【0033】

１０ 板状逆Ｆアンテナ
２０ 放射体
２１ 屈曲部
２２ 平行辺
２３ 平行辺
２４ 繋ぎ辺
３０ 給電部
４０ 短絡部
Ｃ 電流経路長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】