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(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】P2024002494
(43)【公開日】2024-01-11
(54)【発明の名称】広帯域アンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 9/28 20060101AFI20231228BHJP
H01Q 1/38 20060101ALI20231228BHJP
【ＦＩ】
H01Q9/28
H01Q1/38
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022101702
(22)【出願日】2022-06-24
(71)【出願人】
【識別番号】000227892
【氏名又は名称】日本アンテナ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102635
【弁理士】
【氏名又は名称】浅見 保男
(74)【代理人】
【識別番号】110002767
【氏名又は名称】弁理士法人ひのき国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】深山 恭兵
(72)【発明者】
【氏名】岸本 知久
【テーマコード（参考）】
5J046
【Ｆターム（参考）】
5J046AA03
5J046AB07
5J046PA07
5J046PA09
(57)【要約】
【課題】 広帯域アンテナを構成するアンテナ素子の構成を単純な構成とすると共に、背面を取り付け面として利用する。
【解決手段】 広帯域アンテナ２は、基板２０の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とを備えている。第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点２１ａ，２２ａが形成されている。第１アンテナ素子２１および前記第２アンテナ素子２２とは、給電点２１ａ，２２ａのそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていると共に、該テーパ状の部分から延伸する突部２１ｂ，２２ｂが形成されており、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２とはほぼ線対称の形状とされている。
【選択図】 図５
【解決手段】 広帯域アンテナ２は、基板２０の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とを備えている。第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点２１ａ，２２ａが形成されている。第１アンテナ素子２１および前記第２アンテナ素子２２とは、給電点２１ａ，２２ａのそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていると共に、該テーパ状の部分から延伸する突部２１ｂ，２２ｂが形成されており、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２とはほぼ線対称の形状とされている。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長方形状とされている透明樹脂からなる絶縁性のフィルム基板と、
該フィルム基板の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備え、
前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とはほぼ線対称の形状とされ、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、前記給電点のそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていることを特徴とする広帯域アンテナ。
該フィルム基板の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備え、
前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とはほぼ線対称の形状とされ、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、前記給電点のそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項2】
前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の広帯域アンテナ。
【請求項3】
平板状の長方形状とされている絶縁性の基板と、
該基板の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備え、
前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、前記給電点のそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていると共に、該テーパ状の部分から延伸する突部が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とはほぼ線対称の形状とされていることを特徴とする広帯域アンテナ。
該基板の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備え、
前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、前記給電点のそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていると共に、該テーパ状の部分から延伸する突部が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とはほぼ線対称の形状とされていることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項4】
前記絶縁性の基板が透明樹脂からなる基板とされ、
さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の広帯域アンテナ。
さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の広帯域アンテナ。
【請求項5】
前記絶縁性の基板が透明樹脂からなるフィルム基板とされ、
さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過する三角形、四角形または多角形、円形、楕円形のメッシュからなるメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の広帯域アンテナ。
さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過する三角形、四角形または多角形、円形、楕円形のメッシュからなるメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の広帯域アンテナ。
【請求項6】
前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子に形成された前記突部の長さが、設計周波数帯域における０．９ＧＨｚの周波数の波長λａに対して約０．０３６λａ～約０．０５９λａの長さとされ、２．０ＧＨｚの周波数の波長λｂに対して約０．０８０λｂ～約０．１３０λｂの長さとされていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、限られたスペースに取り付けられる広帯域アンテナに関する。
【背景技術】
【0002】
ＩｏＴ（Internet of Things）市場の拡大と共に使用される周波数の拡張が進んでおり、広帯域性を有するアンテナの需要が高まっている。近年、通信モジュールなどの端末機器がグローバルな周波数に対応しており、アンテナの電気性能を追従させる必要がある。また、アンテナを取り付けるスペースが限られていることやアンテナを設置しても外観を維持することが求められている。また、屈曲性を有し曲面に設置することができたり、アンテナを広帯域化できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５１３８１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に、８００ＭＨｚ帯から２０００ＭＨｚ帯までをカバーすることのできる従来の小型の平面アンテナが開示されている。この従来の平面アンテナ１００の正面図を図１９に背面図を図２０に示す。これらの図に示すように、従来の平面アンテナ１００は、平板状の長方形とされている絶縁基板１１０を有し、この絶縁基板１１０の一面に形成された第１エレメント１１１と第２エレメント１１２からなるエレメント部とを備えている。第１エレメント１１１は、給電点からテーパ状に拡がるループ状に形成された第１ループエレメント１１１ａと、第１ループエレメント１１１ａの内部に形成されている第１Ｔ型エレメント１１１ｂとからなる。また、第２エレメント１１２は、給電点からテーパ状に拡がるループ状に形成された第２ループエレメント１１２ａと、第２ループエレメント１１２ａの内部に形成されている第２Ｔ型エレメント１１２ｂとからなる。第１エレメント１１１と第２エレメント１１２とはほぼ線対称の形状とされている。
また、絶縁基板１１０の他面に給電部１１４ａおよび給電部１１４ｂが形成されていると共に、所定長の無給電素子１１３が形成されている。
また、絶縁基板１１０の他面に給電部１１４ａおよび給電部１１４ｂが形成されていると共に、所定長の無給電素子１１３が形成されている。
【0005】
従来の平面アンテナ１００は、絶縁基板１１０の一面であるおもて面に形成される第１エレメント１１１および第２エレメント１１２の構成が複雑な構成とされている。また、絶縁基板１１０の他面である背面に給電部１１４ａ，１１４ｂおよび無給電素子１１３が形成されており、背面を従来の平面アンテナ１００の取り付け面として利用することが困難とされていた。
そこで、本発明は、アンテナ素子の構成を単純な構成とすると共に、基板の一つの面を取り付け面として利用することができ、広帯域化された広帯域アンテナを提供することを目的としている。また、透明化することができる広帯域アンテナを提供することを目的としている。
そこで、本発明は、アンテナ素子の構成を単純な構成とすると共に、基板の一つの面を取り付け面として利用することができ、広帯域化された広帯域アンテナを提供することを目的としている。また、透明化することができる広帯域アンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の広帯域アンテナは、長方形状とされている透明樹脂からなる絶縁性のフィルム基板と、該フィルム基板の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とはほぼ線対称の形状とされ、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、前記給電点のそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていることを主要な特徴としている。
また、本発明の広帯域アンテナにおいて、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成されている。
また、本発明の広帯域アンテナにおいて、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成されている。
【0007】
本発明の他の広帯域アンテナは、平板状の長方形状とされている絶縁性の基板と、該基板の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、前記給電点のそれぞれからテーパ状に拡がる面状に形成されていると共に、該テーパ状の部分から延伸する突部が形成されており、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とはほぼ線対称の形状とされていることを主要な特徴としている。
また、本発明の他の広帯域アンテナにおいて、前記絶縁性の基板が透明樹脂からなるフィルム基板とされ、さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されている。
さらに、本発明の他の広帯域アンテナにおいて、前記絶縁性の基板が透明樹脂からなるフィルム基板とされ、さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過する三角形、四角形または多角形、円形、楕円形のメッシュからなるメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されている
さらにまた、本発明の他の広帯域アンテナにおいて、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子に形成された前記突部の長さが、設計周波数帯域における０．９ＧＨｚの周波数の波長λａに対して約０．０３６λａ～約０．０５９λａの長さとされ、２．０ＧＨｚの周波数の波長λｂに対して約０．０８０λｂ～約０．１３０λｂの長さとされている。
また、本発明の他の広帯域アンテナにおいて、前記絶縁性の基板が透明樹脂からなるフィルム基板とされ、さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されている。
さらに、本発明の他の広帯域アンテナにおいて、前記絶縁性の基板が透明樹脂からなるフィルム基板とされ、さらに、前記突部が形成された前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子とは、視覚的に透明とされ可視光を透過する三角形、四角形または多角形、円形、楕円形のメッシュからなるメッシュ状の導電体で形成されていると共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの前記給電点はベタ状に形成されている
さらにまた、本発明の他の広帯域アンテナにおいて、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子に形成された前記突部の長さが、設計周波数帯域における０．９ＧＨｚの周波数の波長λａに対して約０．０３６λａ～約０．０５９λａの長さとされ、２．０ＧＨｚの周波数の波長λｂに対して約０．０８０λｂ～約０．１３０λｂの長さとされている。
【発明の効果】
【0008】
本発明の広帯域アンテナは、透明樹脂からなるフィルム基板の一面に並べて面状の形状に導電体で形成された第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備えることから、屈曲性を有し曲面に設置することができるようになる。この場合、フィルム基板の一面にのみ広帯域アンテナを構成するアンテナ素子等が形成されていることから、フィルム基板の他面を取り付け面として利用することができる。また、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成することにより、広帯域アンテナを透明化することができる。これにより、可視光を利用するデバイスの表面にデバイスの性能を維持した状態で外観をそこねることなく広帯域アンテナを設置することができる。
さらに、本発明の他の広帯域アンテナは、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とのテーパ状の部分から延伸する突部が形成されていることから、より広い広帯域性とすることができる。さらにまた、透明樹脂からなる基板とすると共に、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子とを、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成することにより、広帯域アンテナを透明化することができる。これにより、可視光を利用するデバイスの表面にデバイスの性能を維持した状態で外観をそこねることなく広帯域アンテナを設置することができる。
さらに、本発明の他の広帯域アンテナは、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とのテーパ状の部分から延伸する突部が形成されていることから、より広い広帯域性とすることができる。さらにまた、透明樹脂からなる基板とすると共に、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子とを、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成することにより、広帯域アンテナを透明化することができる。これにより、可視光を利用するデバイスの表面にデバイスの性能を維持した状態で外観をそこねることなく広帯域アンテナを設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明にかかる第１実施例の平面アンテナの構成を示す正面図である。
【図2】本発明にかかる第１実施例の平面アンテナの構成を示す背面図である。
【図3】本発明にかかる第１実施例の平面アンテナの構成を示す上面図である。
【図4】本発明にかかる第１実施例の平面アンテナの構成を示す左側面図および右側面図である。
【図5】本発明にかかる第２実施例の平面アンテナの構成を示す正面図である。
【図6】本発明にかかる第２実施例の平面アンテナの構成を示す背面図である。
【図7】本発明にかかる第２実施例の平面アンテナの構成を示す上面図である。
【図8】本発明にかかる第２実施例の平面アンテナの構成を示す左側面図および右側面図である。
【図9】本発明にかかる第３実施例の平面アンテナの構成を示す正面図である。
【図10】本発明にかかる第３実施例の平面アンテナの構成を示す背面図である。
【図11】本発明にかかる第３実施例の平面アンテナの構成を示す上面図である。
【図12】本発明にかかる第３実施例の平面アンテナの構成を示す左側面図および右側面図である。
【図13】本発明にかかる第４実施例の平面アンテナの構成を示す正面図である。
【図14】本発明にかかる第４実施例の平面アンテナの構成を示す背面図である。
【図15】本発明にかかる第４実施例の平面アンテナの構成を示す上面図である。
【図16】本発明にかかる第４実施例の平面アンテナの構成を示す左側面図および右側面図である。
【図17】本発明にかかる第２実施例の平面アンテナにおいて、アンテナ素子の突部の長さに対するＶＳＷＲ２．０以下帯域を示すグラフである。
【図18】本発明にかかる第２実施例の平面アンテナにおいて、設計周波数帯域における周波数の波長に対するアンテナ素子の突部の長さの波長比を示す表である。
【図19】従来の平面アンテナの構成を示す正面図である。
【図20】従来の平面アンテナの構成を示す背面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
＜本発明の第１実施例の広帯域アンテナ＞
本発明の第１実施例にかかる広帯域アンテナ１の構成を図１ないし図４に示す。図１は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す正面図であり、図２は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す背面図であり、図３は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す上面図であり、図４は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第１実施例の広帯域アンテナ１は、長方形状の平板状とされたフィルム基板１０を備えており、フィルム基板１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやテフロン（登録商標）製のフィルムなどの高周波特性の良好な可撓性で絶縁性の透明樹脂から構成されている。このフィルム基板１０の一面に並べて第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とのパターンは面状の形状とされ、フィルム基板１０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示するフィルム基板１０は縦に長い長方形状とされており、上半面に第１アンテナ素子１１が形成されており、下半面に第２アンテナ素子１２が形成されている。第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点１１ａ，１２ａが形成されている。第１アンテナ素子１１は、給電点１１ａからフィルム基板１０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼフィルム基板１０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子１２は第１アンテナ素子１１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点１２ａからフィルム基板１０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼフィルム基板１０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
本発明の第１実施例にかかる広帯域アンテナ１の構成を図１ないし図４に示す。図１は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す正面図であり、図２は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す背面図であり、図３は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す上面図であり、図４は第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第１実施例の広帯域アンテナ１は、長方形状の平板状とされたフィルム基板１０を備えており、フィルム基板１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやテフロン（登録商標）製のフィルムなどの高周波特性の良好な可撓性で絶縁性の透明樹脂から構成されている。このフィルム基板１０の一面に並べて第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とのパターンは面状の形状とされ、フィルム基板１０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示するフィルム基板１０は縦に長い長方形状とされており、上半面に第１アンテナ素子１１が形成されており、下半面に第２アンテナ素子１２が形成されている。第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点１１ａ，１２ａが形成されている。第１アンテナ素子１１は、給電点１１ａからフィルム基板１０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼフィルム基板１０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子１２は第１アンテナ素子１１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点１２ａからフィルム基板１０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼフィルム基板１０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
【0011】
第１実施例の広帯域アンテナ１において、第１アンテナ素子１１の給電点１１ａおよび第２アンテナ素子１２の給電点１２ａは肉厚の矩形状のパターンに形成され、給電点１１ａに同軸ケーブルとされる給電ケーブル１３の中心導体１３ａの先端がハンダ付けされ、給電点１２ａには、給電ケーブル１３の外導体１３ｂがハンダ付けされている。広帯域アンテナ１の設計周波数帯域は、例えば６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされ、広帯域アンテナ１における縦方向の寸法Ｌ１は設計周波数帯域の中心周波数の波長をλとすると約１／２λとされ、広帯域アンテナ１における横方向の寸法Ｗ１は約１／４λとされて、広帯域アンテナ１は給電ケーブル１３から中央給電されるダイポールアンテナとして機能する。この場合、第１アンテナ素子１１がホット素子とされ、第２アンテナ素子１２がコールド素子とされる。
第１実施例の広帯域アンテナ１は、設計周波数帯域が６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされる。そして、第１実施例の広帯域アンテナ１においては、設計周波数帯域の低域をカバーするように広帯域アンテナ１の共振周波数を約６５０ＭＨｚとしている。ここで、フィルム基板１０においてはフィルム基板１０の比誘電率εｒの影響を受けて波長は短縮される。例えば、フィルム基板１０を比誘電率εｒが約３のＰＥＴ製とすると、フィルム基板１０の波長短縮率は約５７．８％となる。すると、６５０ＭＨｚの１／２λは自由空間では約２３１ｍｍとされるが、比誘電率εｒが約３のフィルム基板１０上においては波長短縮されて約１３３．５ｍｍとなる。従って、フィルム基板１０上に形成される広帯域アンテナ１の寸法Ｌ１を約１３５ｍｍとすると、広帯域アンテナ１の共振周波数は約６５０ＭＨｚとなる。ここで、広帯域アンテナ１のフィルム基板１０の比誘電率εｒが約３とされた際に設計周波数帯域を６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとした時の概略寸法の一例を挙げると、寸法Ｌ１が約１３５ｍｍで、幅Ｗ１が約５０ｍｍとされ、フィルム基板１０の厚さを約１００μｍとすることができる。このように、第１実施例の広帯域アンテナ１は小型となる。なお、フィルム基板１０の長辺の寸法はＬ１とほぼ同様の寸法となり、フィルム基板１０の短辺の寸法はＷ１とほぼ同様の寸法となる。
第１実施例の広帯域アンテナ１は、設計周波数帯域が６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされる。そして、第１実施例の広帯域アンテナ１においては、設計周波数帯域の低域をカバーするように広帯域アンテナ１の共振周波数を約６５０ＭＨｚとしている。ここで、フィルム基板１０においてはフィルム基板１０の比誘電率εｒの影響を受けて波長は短縮される。例えば、フィルム基板１０を比誘電率εｒが約３のＰＥＴ製とすると、フィルム基板１０の波長短縮率は約５７．８％となる。すると、６５０ＭＨｚの１／２λは自由空間では約２３１ｍｍとされるが、比誘電率εｒが約３のフィルム基板１０上においては波長短縮されて約１３３．５ｍｍとなる。従って、フィルム基板１０上に形成される広帯域アンテナ１の寸法Ｌ１を約１３５ｍｍとすると、広帯域アンテナ１の共振周波数は約６５０ＭＨｚとなる。ここで、広帯域アンテナ１のフィルム基板１０の比誘電率εｒが約３とされた際に設計周波数帯域を６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとした時の概略寸法の一例を挙げると、寸法Ｌ１が約１３５ｍｍで、幅Ｗ１が約５０ｍｍとされ、フィルム基板１０の厚さを約１００μｍとすることができる。このように、第１実施例の広帯域アンテナ１は小型となる。なお、フィルム基板１０の長辺の寸法はＬ１とほぼ同様の寸法となり、フィルム基板１０の短辺の寸法はＷ１とほぼ同様の寸法となる。
【0012】
以上説明したように、本発明の第１実施例の広帯域アンテナ１は、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とが面状の形状に導電体で形成されていることから、広帯域なアンテナとして機能する。また、第１実施例の広帯域アンテナ１は、可撓性の透明樹脂からなるフィルム基板１０の一面に形成された第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とを備えることから、屈曲性を有しフィルム基板１０の他面を利用して曲面に設置することができるようになる。また、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を、図示しないが視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体で形成することができる。すなわち、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状とすることにより、第１実施例の広帯域アンテナ１を透明化することができる。これにより、可視光を利用するデバイス、例えば、太陽光パネルの表面に発電機能の性能を維持した状態で外観をそこねることなく第１実施例の広帯域アンテナ１を設置することができるようになる。
【0013】
＜本発明の第２実施例の広帯域アンテナ＞
次に、本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２を説明する。第２実施例の広帯域アンテナ２は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２に突部２１ｂ、突部２２ｂを設けることにより、第１実施例の広帯域アンテナ１の広帯域性を改善するようにしている。
本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を図５ないし図８に示す。図５は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す正面図であり、図６は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す背面図であり、図７は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す上面図であり、図８は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２は、長方形状の平板状とされた基板２０を備えており、基板２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やテフロン（登録商標）あるいはガラスエポキシ等の高周波特性の良好な絶縁性の素材から構成されている。この基板２０の一面に並べて第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とのパターンは面状の形状とされ、基板２０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。この場合、基板２０はＰＥＴやテフロン（登録商標）等の高周波特性の良好な可撓性の透明樹脂からなる平板やフィルムから構成してもよい。また、第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示する基板２０は縦に長い長方形状とされており、上半面に第１アンテナ素子２１が形成されており、下半面に第２アンテナ素子２２が形成されている。第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点２１ａ，２２ａが形成されている。第１アンテナ素子２１は、給電点２１ａから基板２０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板２０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子２２は第１アンテナ素子２１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点２２ａから基板２０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板２０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
次に、本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２を説明する。第２実施例の広帯域アンテナ２は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２に突部２１ｂ、突部２２ｂを設けることにより、第１実施例の広帯域アンテナ１の広帯域性を改善するようにしている。
本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を図５ないし図８に示す。図５は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す正面図であり、図６は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す背面図であり、図７は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す上面図であり、図８は第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２は、長方形状の平板状とされた基板２０を備えており、基板２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やテフロン（登録商標）あるいはガラスエポキシ等の高周波特性の良好な絶縁性の素材から構成されている。この基板２０の一面に並べて第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とのパターンは面状の形状とされ、基板２０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。この場合、基板２０はＰＥＴやテフロン（登録商標）等の高周波特性の良好な可撓性の透明樹脂からなる平板やフィルムから構成してもよい。また、第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示する基板２０は縦に長い長方形状とされており、上半面に第１アンテナ素子２１が形成されており、下半面に第２アンテナ素子２２が形成されている。第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点２１ａ，２２ａが形成されている。第１アンテナ素子２１は、給電点２１ａから基板２０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板２０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子２２は第１アンテナ素子２１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点２２ａから基板２０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板２０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
【0014】
第２実施例の広帯域アンテナ２において、第２アンテナ素子２１の給電点２１ａおよび第２アンテナ素子２２の給電点２２ａは肉厚の矩形状とされたベタ状のパターンで形成されてハンダ付け可能とされている。給電点２１ａには同軸ケーブルとされる給電ケーブル２３の中心導体２３ａの先端がハンダ付けされ、給電点２２ａには、給電ケーブル２３の外導体２３ｂがハンダ付けされている。広帯域アンテナ２の設計周波数帯域は、例えば６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされ、広帯域アンテナ２における縦方向の寸法Ｌ１は設計周波数帯域の中心周波数の波長をλとすると約１／２λとされ、広帯域アンテナ２における横方向の寸法Ｗ１は約１／４λとされて、広帯域アンテナ２は給電ケーブル２３から中央給電されるダイポールアンテナとして機能する。この場合、第１アンテナ素子２１がホット素子とされ、第２アンテナ素子２２がコールド素子とされる。
【0015】
第２実施例の広帯域アンテナ２において特徴的な構成は、第１アンテナ素子２１の一方のテーパ部における給電点２１ａの近傍の始端と、基板２０の周縁に達する終端とから延伸するよう細長い２つの突部２１ｂがそれぞれ形成されていることである。第２アンテナ素子２２においても同様に、第２アンテナ素子２２の一方のテーパ部における給電点２２ａの近傍の始端と、基板２０の周縁に達する終端とから延伸するよう細長い２つの突部２２ｂがそれぞれ形成されている。２つの突部２１ｂおよび２つの突部２２ｂにおけるそれぞれの突部の長さＬ２は、同じ寸法としてもよいが異なる寸法としてもよい。第１アンテナ素子２１に形成した２つの突部２１ｂおよび第２アンテナ素子２２に形成した２つの突部２２ｂにより、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２における誘導性（Ｌ）成分と容量性（Ｃ）成分との調整を行うことができ、調整を行うことで第２実施例の広帯域アンテナ２の広帯域性が改善されて、より広帯域化することができる。上記Ｌ成分およびＣ成分の調整は、２つの突部２１ｂおよび２つの突部２２ｂの長さＬ２や幅を変化させることにより行うことができる。なお、突部２１ｂおよび突部２２ｂの数は２つに限らず、１つでもよいし３つ以上としてもよい。突部２１ｂおよび突部２２ｂは対称に設けてもよいが、非対称に設けてもよい。すなわち、突部２１ｂおよび突部２２ｂの突出位置は図示する位置に限らない。向き合って配置された第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２との間のテーパ部の間に形成された空間に配置できれば、突部２１ｂおよび突部２２ｂの突出位置は任意の位置とすることができる。
【0016】
第２実施例の広帯域アンテナ２は、設計周波数帯域が６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされる。そして、第２実施例の広帯域アンテナ２においては、設計周波数帯域の低域をカバーするように広帯域アンテナ２の共振周波数を約６５０ＭＨｚとしている。ここで、基板２０においては基板２０の比誘電率εｒの影響を受けて波長は短縮される。例えば、基板２０を比誘電率εｒが約３のＰＥＴ製とすると、基板２０の波長短縮率は約５７．８％となる。すると、６５０ＭＨｚの１／２λは自由空間では約２３１ｍｍとされるが、比誘電率εｒが約３の基板２０上においては波長短縮されて約１３３．５ｍｍとなる。従って、基板２０上に形成される広帯域アンテナ２の寸法Ｌ１を約１３５ｍｍとすると、広帯域アンテナ２の共振周波数は約６５０ＭＨｚとなる。ここで、広帯域アンテナ２の基板２０の比誘電率εｒが約３とされた際に設計周波数帯域を６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとした時の概略寸法の一例を挙げると、寸法Ｌ１が約１３５ｍｍで、幅Ｗ１が約５０ｍｍとされ、基板２０の厚さを約１００μｍとすることができる。このように、第２実施例の広帯域アンテナ２は小型となる。なお、基板２０の長辺の寸法はＬ１とほぼ同様の寸法となり、基板２０の短辺の寸法はＷ１とほぼ同様の寸法となる。そして、突部２１ｂ、突部２２ｂの長さＬ２は約１２ｍｍ～約１９．５ｍｍとされるのが好適とされ、突部２１ｂ、突部２２ｂの幅は例えば約２ｍｍとされる。
【0017】
以上説明したように、本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２は、第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とが面状の形状に導電体で形成されていると共に、２つの突部２１ｂが第１アンテナ素子２１に形成されて、２つの突部２２ｂが第２アンテナ素子２２に形成されていることから、広帯域性が改善された広帯域アンテナ２として機能する。また、第２実施例の広帯域アンテナ２において、基板２０を可撓性の樹脂からなる基板として、基板２０の一面に第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２とを形成することにより、屈曲性を有するようになり基板２０の他面を利用して曲面に設置することができるようになる。
【0018】
＜本発明の第３実施例の広帯域アンテナ＞
次に、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３を説明する。第３実施例の広帯域アンテナ３は、第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２をメッシュ状の導電体で形成することにより、広帯域アンテナ３を透明化している。
次に、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を図９ないし図１２に示す。図９は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す正面図であり、図１０は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す背面図であり、図１１は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す上面図であり、図１２は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３は、長方形状の平板状とされた基板３０を備えており、基板３０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やテフロン（登録商標）あるいはガラスエポキシ等の高周波特性の良好な絶縁性の素材から構成されている。この基板３０の一面に並べて第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とのパターンは面状の形状とされ、基板３０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。この場合、基板３０はＰＥＴやテフロン（登録商標）等の高周波特性の良好な可撓性の透明樹脂からなる平板やフィルムから構成してもよい。また、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２はメッシュ状の導電体から形成されており、導電体の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示する基板３０は縦に長い長方形状とされており、上半面にメッシュ状の第１アンテナ素子３１が形成されており、下半面にメッシュ状の第２アンテナ素子３２が形成されている。第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点３１ａ，３２ａが形成されている。第１アンテナ素子３１は、給電点３１ａから基板３０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板３０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子３２は第１アンテナ素子３１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点３２ａから基板３０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板３０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
次に、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３を説明する。第３実施例の広帯域アンテナ３は、第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２をメッシュ状の導電体で形成することにより、広帯域アンテナ３を透明化している。
次に、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を図９ないし図１２に示す。図９は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す正面図であり、図１０は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す背面図であり、図１１は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す上面図であり、図１２は第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３は、長方形状の平板状とされた基板３０を備えており、基板３０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やテフロン（登録商標）あるいはガラスエポキシ等の高周波特性の良好な絶縁性の素材から構成されている。この基板３０の一面に並べて第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とのパターンは面状の形状とされ、基板３０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。この場合、基板３０はＰＥＴやテフロン（登録商標）等の高周波特性の良好な可撓性の透明樹脂からなる平板やフィルムから構成してもよい。また、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２はメッシュ状の導電体から形成されており、導電体の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示する基板３０は縦に長い長方形状とされており、上半面にメッシュ状の第１アンテナ素子３１が形成されており、下半面にメッシュ状の第２アンテナ素子３２が形成されている。第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点３１ａ，３２ａが形成されている。第１アンテナ素子３１は、給電点３１ａから基板３０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板３０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子３２は第１アンテナ素子３１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点３２ａから基板３０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板３０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
【0019】
第３実施例の広帯域アンテナ３において、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とされるメッシュ状の導電体におけるメッシュは四角形とされており、メッシュの間隔はＳとされている。例えば、メッシュの間隔Ｓは約４００μｍとされ、メッシュを形成する線の幅は約８μｍとされて、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状の導電体とされる。すなわち、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とは透明化されるようになる。なお、メッシュの間隔Ｓおよびメッシュを形成する線の幅の寸法は上記した値に限らず、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュが得られる寸法であればよい。
【0020】
また、第３実施例の広帯域アンテナ３において、第１アンテナ素子３１の給電点３１ａおよび第２アンテナ素子３２の給電点３２ａは肉厚の矩形状とされたベタ状のパターンで形成されてハンダ付け可能とされている。給電点３１ａには同軸ケーブルとされる給電ケーブル３３の中心導体３３ａの先端がハンダ付けされ、給電点３２ａには、給電ケーブル３３の外導体３３ｂがハンダ付けされている。広帯域アンテナ３の設計周波数帯域は、例えば６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされ、広帯域アンテナ３における縦方向の寸法Ｌ１は設計周波数帯域の中心周波数の波長をλとすると約１／２λとされ、広帯域アンテナ３における横方向の寸法Ｗ１は約１／４λとされて、広帯域アンテナ３は給電ケーブル３３から中央給電されるダイポールアンテナとして機能する。この場合、第１アンテナ素子３１がホット素子とされ、第２アンテナ素子３２がコールド素子とされる。
【0021】
さらに、第１アンテナ素子３１の一方のテーパ部における給電点３１ａの近傍の始端と、基板３０の周縁に達する終端とから延伸するようメッシュ状の細長い２つの突部３１ｂがそれぞれ形成されている。第２アンテナ素子３２においても同様に、第２アンテナ素子３２の一方のテーパ部における給電点３２ａの近傍の始端と、基板３０の周縁に達する終端とから延伸するようメッシュ状の細長い２つの突部３２ｂがそれぞれ形成されている。２つの突部３１ｂおよび２つの突部３２ｂにおけるそれぞれの突部の長さＬ２は、同じ寸法としてもよいが異なる寸法としてもよい。第１アンテナ素子３１に形成した２つの突部３１ｂおよび第２アンテナ素子３２に形成した２つの突部３２ｂにより、第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２におけるＬ成分とＣ成分との調整を行うことができ、調整を行うことで第３実施例の広帯域アンテナ３の広帯域性が改善されて、広帯域化される。上記Ｌ成分およびＣ成分の調整は、２つの突部３１ｂおよび２つの突部３２ｂの長さＬ２や幅を変化させることにより行うことができる。なお、突部３１ｂおよび突部３２ｂの数は２つに限らず、１つでもよいし３つ以上としてもよい。突部３１ｂおよび突部３２ｂは対称に設けてもよいが、非対称に設けてもよい。すなわち、突部３１ｂおよび突部３２ｂの突出位置は図示する位置に限らない。向き合って配置された第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２との間のテーパ部の間に形成された空間に配置できれば、突部３１ｂおよび突部３２ｂの突出位置は任意の位置とすることができる。
【0022】
本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３において、第１アンテナ素子３１における２つの突部３１ｂおよび第２アンテナ素子３２における２つの突部３２ｂの４つの突部の長さＬ２を同じ寸法で同時に変化させた時の、第３実施例の広帯域アンテナ３におけるＶＳＷＲ特性を図１７に示すグラフで示している。この場合、横軸が０［ｍｍ］ないし２０［ｍｍ］までの突部３１ｂおよび突部３２ｂの長さＬ２とされ、縦軸がＶＳＷＲ２．０以下帯域とされている。この場合、突部３１ｂ、突部３２ｂの幅は約２ｍｍとされている。
図１７に示す広帯域アンテナ３におけるＶＳＷＲ特性において、設計周波数は６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされている。図１７に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２の突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２が０ｍｍのときは、突部３１ｂ、突部３２ｂが形成されていないことから第１実施例の広帯域アンテナ１において、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がメッシュ状とされた時に相当する。この突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２が０ｍｍのときは、ＶＳＷＲが２．０以下となる帯域幅として約３９％の広帯域の比帯域が得られている。
第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２の突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２が２０ｍｍのとき、ＶＳＷＲが２．０以下となる帯域幅として約６６％のより広帯域の比帯域が得られており、突部３１ｂ、突部３２ｂを設けたことによる作用を理解することができる。
さらに、図１７に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、ＶＳＷＲが２．０以下となる比帯域幅が７０％以上となる突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２は約１２ｍｍ～約１９．５ｍｍとなる。このようにＶＳＷＲが２．０以下となる比帯域幅ＢＷとして７０％以上が得られるのは、突部３１ｂ、突部３２ｂを設けたことによる作用なのである。
そして、図１８の表に示すように１２ｍｍは９００ＭＨｚの波長をλａとすると０．０３６λａに相当し、２ＧＨｚの波長をλｂとすると０．０８λｂに相当する。また、１９．５ｍｍは９００ＭＨｚの波長λａに対して０．０５９λａに相当し、２ＧＨｚの波長λｂに対して０．１３０λｂに相当する。
なお、図１７に示すグラフで示すＶＳＷＲ特性は、第３実施例の広帯域アンテナ３におけるＶＳＷＲ特性としたが、第２実施例の広帯域アンテナ２においてもＶＳＷＲ特性は図１７に示すグラフで示すＶＳＷＲ特性と同様となる。
図１７に示す広帯域アンテナ３におけるＶＳＷＲ特性において、設計周波数は６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされている。図１７に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２の突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２が０ｍｍのときは、突部３１ｂ、突部３２ｂが形成されていないことから第１実施例の広帯域アンテナ１において、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がメッシュ状とされた時に相当する。この突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２が０ｍｍのときは、ＶＳＷＲが２．０以下となる帯域幅として約３９％の広帯域の比帯域が得られている。
第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２の突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２が２０ｍｍのとき、ＶＳＷＲが２．０以下となる帯域幅として約６６％のより広帯域の比帯域が得られており、突部３１ｂ、突部３２ｂを設けたことによる作用を理解することができる。
さらに、図１７に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、ＶＳＷＲが２．０以下となる比帯域幅が７０％以上となる突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２は約１２ｍｍ～約１９．５ｍｍとなる。このようにＶＳＷＲが２．０以下となる比帯域幅ＢＷとして７０％以上が得られるのは、突部３１ｂ、突部３２ｂを設けたことによる作用なのである。
そして、図１８の表に示すように１２ｍｍは９００ＭＨｚの波長をλａとすると０．０３６λａに相当し、２ＧＨｚの波長をλｂとすると０．０８λｂに相当する。また、１９．５ｍｍは９００ＭＨｚの波長λａに対して０．０５９λａに相当し、２ＧＨｚの波長λｂに対して０．１３０λｂに相当する。
なお、図１７に示すグラフで示すＶＳＷＲ特性は、第３実施例の広帯域アンテナ３におけるＶＳＷＲ特性としたが、第２実施例の広帯域アンテナ２においてもＶＳＷＲ特性は図１７に示すグラフで示すＶＳＷＲ特性と同様となる。
【0023】
第３実施例の広帯域アンテナ３は、設計周波数帯域が６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされる。そして、第３実施例の広帯域アンテナ３においては、設計周波数帯域の低域をカバーするように広帯域アンテナ３の共振周波数を約６５０ＭＨｚとしている。ここで、基板３０においては基板３０の比誘電率εｒの影響を受けて波長は短縮される。例えば、基板３０を比誘電率εｒが約３のＰＥＴ製とすると、基板３０の波長短縮率は約５７．８％となる。すると、６５０ＭＨｚの１／２λは自由空間では約２３１ｍｍとされるが、比誘電率εｒが約３の基板３０上においては波長短縮されて約１３３．５ｍｍとなる。従って、基板３０上に形成される広帯域アンテナ３の寸法Ｌ１を約１３５ｍｍとすると、広帯域アンテナ３の共振周波数は約６５０ＭＨｚとなる。ここで、広帯域アンテナ３の基板３０の比誘電率εｒが約３とされた際に設計周波数帯域を６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとした時の概略寸法の一例を挙げると、寸法Ｌ１が約１３５ｍｍで、幅Ｗ１が約５０ｍｍとされ、基板３０の厚さを約１００μｍとすることができる。このように、第３実施例の広帯域アンテナ３は小型となる。なお、基板３０の長辺の寸法はＬ１とほぼ同様の寸法となり、基板３０の短辺の寸法はＷ１とほぼ同様の寸法となる。そして、突部３１ｂ、突部３２ｂの長さＬ２は約１２ｍｍ～約１９．５ｍｍとされるのが好適とされ、突部３１ｂ、突部３２ｂの幅は例えば約２ｍｍとされる。
【0024】
以上説明したように、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３は、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とが面状の形状にメッシュ状の導電体で形成されていると共に、２つの突部３１ｂが第１アンテナ素子３１に形成されて、２つの突部３２ｂが第２アンテナ素子３２に形成されていることから、広帯域性が改善された広帯域アンテナ３として機能する。また、第３実施例の広帯域アンテナ３では、基板３０が透明の基板とされていると共に、第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とが視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状とされていることから、第３実施例の広帯域アンテナ３は透明化される。これにより、可視光を利用するデバイス、例えば、太陽光パネルの表面に発電機能の性能を維持した状態で外観をそこねることなく第３実施例の広帯域アンテナ３を設置することができるようになる。さらに、基板３０を可撓性の樹脂からなるフィルムなどの基板として、基板３０の一面に第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子３２とを形成することにより、屈曲性を有することになるから基板３０の他面を利用して被取付面の曲面に設置することができるようになる。
【0025】
＜本発明の第４実施例の広帯域アンテナ＞
次に、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４を説明する。第４実施例の広帯域アンテナ４は、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３の変形例とされている。すなわち、第１アンテナ素子４１および第２アンテナ素子４２を形成している導電体のメッシュの形状を変更している。
次に、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を図１３ないし図１６に示す。図１３は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す正面図であり、図１４は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す背面図であり、図１５は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す上面図であり、図１６は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４は、長方形状の平板状とされた基板４０を備えており、基板４０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やテフロン（登録商標）あるいはガラスエポキシ等の高周波特性の良好な絶縁性の素材から構成されている。この基板４０の一面に並べて第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とのパターンは面状の形状とされ、基板４０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。この場合、基板４０はＰＥＴやテフロン（登録商標）等の高周波特性の良好な可撓性の透明樹脂からなる平板やフィルムから構成してもよい。また、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２はメッシュ状の導電体から形成されており、導電体の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示する基板４０は縦に長い長方形状とされており、上半面にメッシュ状の第１アンテナ素子４１が形成されており、下半面にメッシュ状の第２アンテナ素子４２が形成されている。第１アンテナ素子４１および第２アンテナ素子４２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点４１ａ，４２ａが形成されている。第１アンテナ素子４１は、給電点４１ａから基板４０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板４０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子４２は第１アンテナ素子４１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点４２ａから基板４０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板３０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
次に、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４を説明する。第４実施例の広帯域アンテナ４は、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３の変形例とされている。すなわち、第１アンテナ素子４１および第２アンテナ素子４２を形成している導電体のメッシュの形状を変更している。
次に、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を図１３ないし図１６に示す。図１３は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す正面図であり、図１４は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す背面図であり、図１５は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す上面図であり、図１６は第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す左側面図および右側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４は、長方形状の平板状とされた基板４０を備えており、基板４０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やテフロン（登録商標）あるいはガラスエポキシ等の高周波特性の良好な絶縁性の素材から構成されている。この基板４０の一面に並べて第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２との２つのパターンが形成されている。第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とのパターンは面状の形状とされ、基板４０の一面上に蒸着やプリントあるいは貼着、エッチング等のいずれかによりパターンが形成されている。この場合、基板４０はＰＥＴやテフロン（登録商標）等の高周波特性の良好な可撓性の透明樹脂からなる平板やフィルムから構成してもよい。また、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２はメッシュ状の導電体から形成されており、導電体の素材は、銅や銀ペーストなどの電気抵抗の低い導電体が好適とされる。図示する基板４０は縦に長い長方形状とされており、上半面にメッシュ状の第１アンテナ素子４１が形成されており、下半面にメッシュ状の第２アンテナ素子４２が形成されている。第１アンテナ素子４１および第２アンテナ素子４２とはほぼ線対称の形状とされ、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とが互いに向かい合う端部のほぼ中央に、それぞれ給電点４１ａ，４２ａが形成されている。第１アンテナ素子４１は、給電点４１ａから基板４０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板４０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。また、第２アンテナ素子４２は第１アンテナ素子４１とほぼ線対称の形状に形成されており、給電点４２ａから基板４０の周縁に達するよう拡がるテーパ部と、テーパ部に続くほぼ基板３０の周縁に沿った長方形状部とから構成されている。
【0026】
第４実施例の広帯域アンテナ４において、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とされるメッシュ状の導電体におけるメッシュは三角形とされている。メッシュの間隔およびメッシュを形成する線の幅の寸法は、視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュが得られる寸法とされている。また、メッシュの形状は三角形に限らず、多角形、多角形の組み合わせや円形、楕円形等の視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュが得られる寸法の形状とすることができる。これにより、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とは透明化されるようになる。
【0027】
また、第４実施例の広帯域アンテナ４において、第１アンテナ素子４１の給電点４１ａおよび第２アンテナ素子４２の給電点４２ａは肉厚の矩形状とされたベタ状のパターンで形成されてハンダ付け可能とされている。給電点４１ａには同軸ケーブルとされる給電ケーブル４３の中心導体４３ａの先端がハンダ付けされ、給電点４２ａには、給電ケーブル４３の外導体４３ｂがハンダ付けされている。広帯域アンテナ４の設計周波数帯域は、例えば６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされ、広帯域アンテナ４における縦方向の寸法Ｌ１は設計周波数帯域の中心周波数の波長をλとすると約１／２λとされ、広帯域アンテナ４における横方向の寸法Ｗ１は約１／４λとされて、広帯域アンテナ４は給電ケーブル４３から中央給電されるダイポールアンテナとして機能する。この場合、第１アンテナ素子４１がホット素子とされ、第２アンテナ素子４２がコールド素子とされる。
【0028】
さらに、第１アンテナ素子４１の一方のテーパ部における給電点４１ａの近傍の始端と、基板４０の周縁に達する終端とから延伸するようメッシュ状の細長い２つの突部４１ｂがそれぞれ形成されている。第２アンテナ素子４２においても同様に、第２アンテナ素子４２の一方のテーパ部における給電点４２ａの近傍の始端と、基板４０の周縁に達する終端とから延伸するようメッシュ状の細長い２つの突部４２ｂがそれぞれ形成されている。２つの突部４１ｂおよび２つの突部４２ｂにおけるそれぞれの突部の長さＬ２は、同じ寸法としてもよいが異なる寸法としてもよい。第１アンテナ素子４１に形成した２つの突部４１ｂおよび第２アンテナ素子４２に形成した２つの突部４２ｂにより、第１アンテナ素子４１および第２アンテナ素子４２におけるＬ成分とＣ成分との調整を行うことができ、調整を行うことで第４実施例の広帯域アンテナ４の広帯域性が改善されて、広帯域化される。上記Ｌ成分およびＣ成分の調整は、２つの突部４１ｂおよび２つの突部４２ｂの長さＬ２や幅を変化させることにより行うことができる。なお、突部４１ｂおよび突部４２ｂの数は２つに限らず、１つでもよいし３つ以上としてもよい。突部４１ｂおよび突部４２ｂは対称に設けてもよいが、非対称に設けてもよい。すなわち、突部４１ｂおよび突部４２ｂの突出位置は図示する位置に限らない。向き合って配置された第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２との間のテーパ部の間に形成された空間に配置できれば、突部４１ｂおよび突部４２ｂの突出位置は任意の位置とすることができる。
【0029】
本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４において、第１アンテナ素子４１における２つの突部４１ｂおよび第２アンテナ素子４２における２つの突部４２ｂの４つの突部の長さＬ２を同じ寸法で同時に変化させた時の、第４実施例の広帯域アンテナ４におけるＶＳＷＲ特性は、前記した図１７に示すグラフと同様のＶＳＷＲ特性となる。その説明は省略する。
【0030】
第４実施例の広帯域アンテナ４は、設計周波数帯域が６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとされる。そして、第４実施例の広帯域アンテナ４においては、設計周波数帯域の低域をカバーするように広帯域アンテナ４の共振周波数を約６５０ＭＨｚとしている。ここで、基板４０においては基板４０の比誘電率εｒの影響を受けて波長は短縮される。例えば、基板４０を比誘電率εｒが約３のＰＥＴ製とすると、基板４０の波長短縮率は約５７．８％となる。すると、６５０ＭＨｚの１／２λは自由空間では約２３１ｍｍとされるが、比誘電率εｒが約３の基板４０上においては波長短縮されて約１３３．５ｍｍとなる。従って、基板４０上に形成される広帯域アンテナ４の寸法Ｌ１を約１３５ｍｍとすると、広帯域アンテナ４の共振周波数は約６５０ＭＨｚとなる。ここで、広帯域アンテナ４の基板２０の比誘電率εｒが約３とされた際に設計周波数帯域を６５０ＭＨｚ～２７５０ＭＨｚとした時の概略寸法の一例を挙げると、寸法Ｌ１が約１３５ｍｍで、幅Ｗ１が約５０ｍｍとされ、基板２０の厚さを約１００μｍとすることができる。このように、第４実施例の広帯域アンテナ４は小型となる。なお、基板４０の長辺の寸法はＬ１とほぼ同様の寸法となり、基板４０の短辺の寸法はＷ１とほぼ同様の寸法となる。そして、突部４１ｂ、突部４２ｂの長さＬ２は約１２ｍｍ～約１９．５ｍｍとされるのが好適とされ、突部４１ｂ、突部４２ｂの幅は例えば約２ｍｍとされる。
【0031】
以上説明したように、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４は、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とが面状の形状にメッシュ状の導電体で形成されていると共に、２つの突部４１ｂが第１アンテナ素子４１に形成されて、２つの突部４２ｂが第２アンテナ素子４２に形成されていることから、広帯域性が改善された広帯域アンテナ４として機能する。また、第４実施例の広帯域アンテナ４では、基板４０が透明の基板とされていると共に、第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とが視覚的に透明とされ可視光を透過するメッシュ状とされていることから、第４実施例の広帯域アンテナ４は透明化される。これにより、可視光を利用するデバイス、例えば、太陽光パネルの表面に発電機能の性能を維持した状態で外観をそこねることなく第４実施例の広帯域アンテナ４を設置することができるようになる。さらに、基板４０を可撓性の樹脂からなるフィルムなどの基板として、基板４０の一面に第１アンテナ素子４１と第２アンテナ素子４２とを形成することにより、屈曲性を有することになるから基板４０の他面を利用して被取付面の曲面に設置することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明の広帯域アンテナは、広帯域の周波数特性を有していることから、周波数の拡張が進んでいるＩｏＴ機器に適用することが好適とされる。その場合、ＩｏＴ機器では商用電源が利用できない環境に設置される場合があり、ＩｏＴ機器に内蔵される通信モジュールには、二次電池から電源が供給される場合が多くされている。そして、二次電池を充電するために太陽光パネルを備えさせることが多い。この場合、太陽光パネルはＩｏＴ機器の外面に設置されるのが通常であるが、通信モジュールに必要とされるアンテナ例えば広帯域アンテナをＩｏＴ機器の内部に設置すると、太陽光パネルの影響を受けて広帯域アンテナが所要の性能を発揮できないようになる。すなわち、広帯域アンテナをＩｏＴ機器の外面に設置された太陽光パネルの上に設置することが望まれるが、太陽光パネルの上に設置すると広帯域アンテナにより太陽光が遮られて太陽光パネルは性能通りの発電をすることが困難になる。そこで、本発明の広帯域アンテナにおいて透明化された本発明の広帯域アンテナを太陽光パネルの上に設置するようにすれば、太陽光パネルには太陽光が十分照射されることから、太陽光パネルは性能通りの発電を行うことができるようになる。そして、透明化された本発明の広帯域アンテナは視覚的に透明とされ可視光を透過するので、ＩｏＴ機器の意匠を損なうことなくＩｏＴ機器の外面に設置することができる。なお、ＩｏＴ機器への取付面である外面が曲面とされていても、本発明にかかる可撓性で絶縁性の透明樹脂からなるフィルムから構成された基板を備える広帯域アンテナを用いることにより、曲面であっても取り付けることができる。この場合、本発明の広帯域アンテナにおいては、基板の一面のみに広帯域アンテナを構成する第１アンテナ素子、第２アンテナ素子等のパターンが形成されていることから、基板の他面を粘着層としてＩｏＴ機器の取付面に貼着することができる。なお、本発明の広帯域アンテナは、ＩｏＴ機器に限らず通信モジュールを内蔵するデバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【0033】
１ 広帯域アンテナ、２ 広帯域アンテナ、３ 広帯域アンテナ、４ 広帯域アンテナ、１０ フィルム基板、１１ 第１アンテナ素子、１１ａ，１２ａ 給電点、１２ 第２アンテナ素子、１３ 給電ケーブル、１３ａ 中心導体、１３ｂ 外導体、２０ 基板、２１ 第１アンテナ素子、２１ａ，２２ａ 給電点、２１ｂ，２２ｂ 突部、２２ 第２アンテナ素子、２３ 給電ケーブル、２３ａ 中心導体、２３ｂ 外導体、３０ 基板、３１ 第１アンテナ素子、３１ａ，３２ａ 給電点、３１ｂ，３２ｂ 突部、３２ 第２アンテナ素子、３３ 給電ケーブル、３３ａ 中心導体、３３ｂ 外導体、４０ 基板、４１ 第１アンテナ素子、４１ａ，４２ａ 給電点、４１ｂ，４２ｂ 突部、４２ 第２アンテナ素子、４３ 給電ケーブル、４３ａ 中心導体、４３ｂ 外導体、１００ 平面アンテナ、１１０ 絶縁基板、１１１ 第１エレメント、１１１ａ 第１ループエレメント、１１１ｂ 第１Ｔ型エレメント、１１２ 第２エレメント、１１２ａ 第２ループエレメント、１１２ｂ 第２Ｔ型エレメント、１１３ 無給電素子、１１４ａ，１１４ｂ 給電部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】