アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器
【課題】複数の直列共振帯域間で並列共振が発生しないようにして共振帯域のさらなる広帯域化を可能にする。
【解決手段】実施形態に係るアンテナ装置は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、上記往路部の上記給電端子と上記スタブとの間に挿入されたキャパシタ素子とを備えたものである。
【解決手段】実施形態に係るアンテナ装置は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、上記往路部の上記給電端子と上記スタブとの間に挿入されたキャパシタ素子とを備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機やスマートホン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型端末、ナビゲーション端末等に代表される携帯型電子機器では、小型軽量化の観点から筐体のさらなる軽薄短小化が求められており、それに伴いアンテナ装置についても小型化が望まれている。また、最近では１台の携帯端末機器で異なる周波数帯を使用する複数の無線システムと通信できるようにすることが要求されている。
【０００３】
そこで従来では、例えば特許文献１に記載されているように、スタブ付の折り返し型の素子からなる第１のアンテナ素子の給電点と近い位置に、当該第１のアンテナ素子とは反対の方向にモノポール素子からなる第２のアンテナ素子を設けた多周波アンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６６９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この従来提案されている多周波アンテナ装置では、第１のアンテナ素子自体のインピーダンス帯域の広帯域化が難しく、さらに広帯域化するには第１のアンテナ素子又は第２のアンテナ素子と結合する第３のアンテナ素子を追加する必要があった。このため、アンテナ装置の大型化が避けられなかった。
【０００６】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、スタブ付の折り返し型の素子単独でさらなる広帯域化を可能とし、これにより小型で共振帯域の広いアンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係るアンテナ装置は、折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、キャパシタ素子とを備えている。第１のアンテナ素子は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブを設けたものである。キャパシタ素子は、上記第１のアンテナ素子の往路部の上記給電端子とスタブとの間に挿入される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図２】図１に示したアンテナ装置における電流分布を示す図。
【図３】図１に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を、キャパシタ素子を設けていない場合と対比して示す図。
【図４】図１に示したアンテナ装置によるインピーダンス特性を、キャパシタ素子を設けていない場合と対比して示すスミスチャート。
【図５】図１に示したアンテナ装置においてキャパシタ素子の最良の設置位置を示す図。
【図６】図１に示したアンテナ装置においてキャパシタ素子の設置可能範囲を説明するための図。
【図７】図１に示したアンテナ装置においてキャパシタ素子の好ましくない設置位置を説明するための図。
【図８】図５に示した構成と図７に示した構成におけるＶＳＷＲ周波数特性を対比して示した図。
【図９】図５に示した構成と図６に示した構成におけるＶＳＷＲ周波数特性を対比して示した図。
【図１０】第２の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図１１】図１０に示したアンテナ装置によるインピーダンス特性を、キャパシタ素子を設けていない場合と対比して示すスミスチャート。
【図１２】第３の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図１３】図１０に示したアンテナ装置の変形例を示す図。
【図１４】第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図１５】折り返し型モノポール素子の第１の変形例群を示す図。
【図１６】折り返し型モノポール素子の第２の変形例群を示す図。
【図１７】モノポール素子の第１の変形例群を示す図。
【図１８】モノポール素子の第２の変形例群を示す図。
【図１９】無給電素子の第１の変形例群を示す図。
【図２０】無給電素子の第２の変形例群を示す図。
【図２１】無給電素子の第３の変形例群を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、無線インタフェースを備えたノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機からなり、図示しない筐体内には印刷配線基板１が収容される。
【００１０】
なお、電子機器は、ノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機以外に、携帯電話機、スマートホン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型端末或いはナビゲート端末等の携帯型端末であってもよい。また印刷配線基板１は、金属筐体の一部を利用したり、銅箔などの金属部材で構成してもよい。
【００１１】
上記印刷配線基板１は、第１のエリア１ａと第２のエリア１ｂとを有する。第１のエリア１ａにはアンテナ装置４が設けられる。第２のエリア１ｂには接地パターン３が形成され、さらに第１及び第２の接地端子３１，３２が設けられている。なお、印刷配線基板１の裏面側には、電子機器を構成するために必要な複数の回路モジュールが実装される。回路モジュールの中には無線ユニット２が含まれる。
【００１２】
無線ユニット２は、通信対象となる無線システムに割り当てられたチャネル周波数を用いて無線信号を送受信する機能を有する。また、上記第１のエリア１ａには給電端子（給電点）２２が設けられ、この給電端子２２には給電パターン２１を介して上記無線ユニット２が接続される。
【００１３】
ところで、上記アンテナ装置４は次のように構成される。
すなわち、このアンテナ装置４は、第１のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子４１を備えている。折り返し型のモノポール素子４１は、全体をほぼ二分する位置でヘアピン状に折曲形成された形状を有する導電パターンからなり、その一端が上記給電端子２２に接続されると共に、他端が上記第１の接地端子３１に接続される。また、上記折り返しにより形成される往路部と復路部との間にはスタブ４１１が設けられている。具体的には、スタブ４１１は、上記給電端子２２と上記往路部上の中央位置との間の任意の点と、上記第１の接地端子３１と上記復路部上の中央位置との間の任意の点との間に接続される。
【００１４】
上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の素子長は、上記給電端子２２から折り返し位置を経て第１の接地端子３１に至る電気長が、予め設定された第１の共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の略１／２に設定されている。なお、上記第１の共振周波数ｆ1 は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用した無線システムが使用する帯域（７００MHz 〜９００MHz ）に設定される。また、上記給電端子２２と第１の接地端子３１との間の距離は、上記第１の共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の略１／５以下に設定される。
【００１５】
ところで、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１において、往路部の上記給電端子２２とスタブ４１１との間にはキャパシタ素子５が挿入されている。このキャパシタ素子５のキャパシタンスＣ[pF]は、上記共振周波数ｆ1 に対応する角周波数をω1 としたとき、１／ω1 Ｃ＜２５０[Ω]の範囲に設定される。但し、９００MHz 帯においては、ＶＳＷＲをしきい値である“５”未満に維持するには、キャパシタ素子５のキャパシタンスＣは約０．７pFに設定する必要がある。
【００１６】
このような構成であるから、キャパシタ素子５を設けたことで、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１上には、図２に示すように第１の接地端子３１からスタブ４１１を介してキャパシタ素子５に至る区間による第１の共振モードｆａと、第１の接地端子３１からスタブ４１１を介して折り返し端に至る区間による第２の共振モードｆｂと、給電端子２２からキャパシタ素子５を介して折り返し位置に至る区間による第３の共振モードｆｃがそれぞれ発生する。このため、これら３つの共振モードｆａ，ｆｂ，ｆｃを利用することで、アンテナ装置のインピーダンス帯域を広帯域化することが可能となる。
【００１７】
図４は、この実施形態に係るアンテナ装置によるインピーダンス特性を、キャパシタ素子５を設けていない場合と対比して示したスミスチャートである。図３は、上記３つの共振モードｆａ，ｆｂ，ｆｃを合成したときの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を、キャパシタ素子５を設けない場合と対比して示したものである。同図から明らかなように、キャパシタ素子５を設けたことにより、共振帯域は７２０MHz 〜１，１００MHz に広帯域化される。
【００１８】
ちなみに、キャパシタ素子５を設けない場合には、図２に示すように復路部の第１の接地端子３１から折り返し端までの区間に共振モードｆｏが発生し、共振モードｆａは発生しない。このため、共振帯域の広帯域化は望めない。
【００１９】
なお、アンテナ装置の共振帯域はキャパシタ素子５の設置位置に応じて変化する。例えば、図５に示すようにキャパシタ素子５を給電端子２２近傍に挿入した場合と、図６に示すように給電端子２２からスタブ４１１までの区間の中間位置に挿入した場合と、図７に示すようにスタブ４１１と折り返し端との間に挿入した場合のそれぞれについてＶＳＷＲ周波数特性を求めると、図８及び図９に示すようになる。
【００２０】
すなわち、キャパシタ素子５を給電端子２２とスタブ４１１との間のどの位置に配置しても共振帯域を広帯域化することが可能である。このうち、特に給電端子２２に近ければ近いほど８００MHz 以下の低周波域における広帯域化の効果は大きくなる。なお、キャパシタ素子５を図７に示すようにスタブ４１１と折り返し端との間に挿入した場合には、図８に示すように広帯域化の効果は得られない。
【００２１】
以上詳述したように第１の実施形態では、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の給電端子２２からスタブ４１１までの区間にキャパシタ素子５を挿入している。したがって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の第１の接地端子３１からスタブ４１１を介してキャパシタ素子５に至る区間に共振モードｆａを新たに発生させることができ、これによりキャパシタ素子５を挿入しただけのきわめて簡単な構成でありながら、アンテナ装置の共振帯域を広帯域化することが可能となる。
【００２２】
また、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の給電端子２２と第１の接地端子３１との間の距離Ｄを、第１の共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の１／５以下になるように設定している。このようにすると、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１による直列共振を発生させることができ、これにより共振帯域を効果的に広帯域化することができる。ちなみに、距離Ｄを長く設定した場合には十分な直列共振が発生せず、第１の共振周波数ｆ1 を設定できなくなる。
【００２３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るアンテナ装置は、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１にモノポール素子４２を追加したものである。
図１０は、第２の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。第２の実施形態のアンテナ装置は、第１のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子４１と、第２のアンテナ素子としてのモノポール素子４２を備えている。これらの素子４１，４２は、接地パターン３に対し最も近い位置に折り返し型のモノポール素子４１が配置され、その外側にモノポール素子４２が配置される。
【００２４】
モノポール素子４２は、Ｌ字型をなす導電パターンからなり、基端が上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の一部とキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続され、先端が開放されている。このモノポール素子４２の素子長は、上記給電端子２２から先端までの電気長が予め設定された第２の共振周波数ｆ2 に対応する波長λ2 の略１／４の長さに設定されている。なお、第２の共振周波数ｆ2 は、例えば３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域（１．７GHz 〜１．９GHz ）に設定される。
【００２５】
この第２の実施形態によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１にモノポール素子４２を追加したことによって、例えばスタブ付の折り返し型モノポール素子４１による７００MHz 〜９００MHz の帯域（ＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用した無線システムが使用する帯域に加え、モノポール素子４２により例えば３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域（１．７GHz 〜１．９GHz ）をカバーすることが可能となる。
【００２６】
しかも、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２を何れもキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続したことによって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の共振帯域の広帯域化を図った上で、モノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整することが可能となり、これによりモノポール素子４２の整合を改善することができる。
【００２７】
図１１は、モノポール素子４２の共振周波数ｆ2 におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、キャパシタ素子５を設けた場合のインピーダンス特性をキャパシタ素子５を設けない場合と対比して示したものである。同図からも、キャパシタ素子５を設けることでモノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整できるようになることが明らかである。
【００２８】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１に、モノポール素子４２を追加し、さらに無給電素子４３を追加したものである。
図１２は、第３の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図である。なお、同図において前記図１及び図１０と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００２９】
第３の実施形態のアンテナ装置は、第１のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子４１と、第２のアンテナ素子としてのモノポール素子４２と、第３のアンテナ素子としての無給電素子４３とを備えている。これらの素子４１，４２，４３は、接地パターン３に対し最も近い位置に折り返し型のモノポール素子４１が配置され、その外側に接地パターン３から離間するに従いモノポール素子４２及び無給電素子４３が順に配置される。
【００３０】
無給電素子４３は、Ｌ字型をなす導電パターンからなり、基端が第２の接地端子３２に接続されると共に先端が開放されている。この無給電素子４３の素子長は、上記第２の接地端子３２から先端までの電気長が予め設定された第３の共振周波数ｆ3 に対応する波長λ3 の略１／４の長さに設定されている。またこの無給電素子４３は、その先端側の水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子４２の水平部位と電流結合が可能な状態に並行して配置される。第３の共振周波数ｆ3 は、例えば上記ＬＴＥ用の無線システムが使用する帯域又は３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域を広帯域化するために、第１の共振周波数ｆ1 又は第２の共振周波数ｆ2 と近接する帯域に設定される。
【００３１】
また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１、モノポール素子４２及び無給電素子４３の各素子長とその相対位置は、上記第１、第２及び第３の各共振周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 の関係が、ｆ1 ＜ｆ2 ＜ｆ3 、又はｆ1 ＜ｆ3 ＜ｆ2 となるように設定される。これは、接地パターン３に近い素子ほど大きな電流が流れ、インピーダンスが低くなることから、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１に最も低い共振周波数を発生させることが望ましいためである。
【００３２】
このように第３の実施形態では、接地パターン３に対し最も近い位置にスタブ付の折り返し型モノポール素子４１を配置し、その外側に接地パターン３から離間するに従いモノポール素子４２及び無給電素子４３を順に配置するようにしている。このように構成すると、スタブ付折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２と無給電素子４３との間において、その直列共振間の帯域で並列共振が発生せず、これにより不整合損失の増加や放射効率の劣化が生じないようにすることができる。このため、無給電素子４３と、折り返し型のモノポール素子４１及びモノポール素子４２との間では干渉が発生せず、これによりＬＴＥ用の無線システムが使用する帯域又は３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域をさらに広帯域化することが可能となる。
【００３３】
すなわち、第３の実施形態によれば、無給電素子４３の素子長を任意の長さに設定するだけで、第３の共振周波数ｆ3 を折り返し型のモノポール素子４１及びモノポール素子４２との間で干渉を生じることなく、独立して上記第１又は第２の共振周波数ｆ1 ，ｆ2 近傍の任意の帯域に設定することが可能となり、これにより第１又は第２の共振周波数ｆ1 ，ｆ2 のさらなる広帯域化が可能となる。
【００３４】
しかも、先に述べた第２の実施形態と同様に、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２を何れもキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続したことによって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の共振帯域の広帯域化を図った上で、モノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整することが可能となり、これによりモノポール素子４２の整合を改善することができる。
【００３５】
なお、第３の実施形態に係るアンテナ装置の変形例として、以下のような構成が考えられる。図１３はその構成を示す図である。なお、同図において前記図１２と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
スタブ付の折り返し型モノポールアンテナ４１は、そのスタブ４１１の設置位置から折り返し位置までの区間を、板状をなす１つの素子４１２により構成している。なお、この１つの素子４１２は板状以外にロッド状に構成してもよい。
このように構成すると、折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１から折り返し位置までの区間の構造的強度高めることが可能となり、アンテナ装置を作成する際の歩留まりを高めることが可能となる。
【００３６】
［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るアンテナ装置は、接地パターン３の一辺を階段状に形成し、給電ケーブル２３を上記接地パターン３の辺に沿って配線し、その心線を上記階段状に形成された辺３３から第１のエリア１ａに突出させて、給電端子２２に接続するように構成したものである。
【００３７】
図１４は、第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図においても前記図１２と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
印刷配線基板１に形成された接地パターン３は、その第１のエリア１ａと接する辺が階段状（クランク状）に形成されている。そして、接地パターン３上の、上記第１のエリア１ａに突出した部位には、その辺に沿って給電ケーブル２３が配置される。給電ケーブル２３は導電線２４をシールドした同軸ケーブルからなり、そのシールド線は接地パターン３に設けた接地端子３３において接地される。また、第１のエリア１ａの、上記接地パターン３の階段部３３と対向する位置には、給電端子２２が設けられている。上記給電ケーブル２３の心線は、上記階段部３３から第１のエリア１ａへ突出して、上記給電端子２２に対し接続される。なお、上記接地端子３３に対するシールド線の接続、及び上記給電端子２２に対する心線の接続には、何れもはんだ付けが用いられる。
【００３８】
このような構成であるから、給電ケーブル２３を無理な形状に曲げることなく接地パターン３の辺に沿って配置することが可能となり、これにより印刷配線基板１のスペースを有効に利用して単位面積当たりの電子部品の実装効率を高めることができ、さらに装置の信頼性を高めることができる。
【００３９】
また、第３の実施形態と同様に、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２を何れもキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続したことによって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の共振帯域の広帯域化を図った上で、モノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整することが可能となり、これによりモノポール素子４２の整合を改善することができる。
【００４０】
［その他の実施形態］
（１）スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の変形例
図１５（ａ）〜（ｅ）及び図１６（ａ）〜（ｅ）は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の各種変形例を示すものである。
図１５（ａ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１の設置位置から折り返し端までの区間を、モノポール素子４２の方向に折り返し形成したものである。このように構成すると、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００４１】
図１５（ｂ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の、折り返しにより形成された往路部と復路部との間に、複数のスタブ４１１１，４１１２を設けたものである。この構成により、さらなる多共振化が可能となる。なお、スタブの数は２個に限定されるものではなく、３個以上でもよい。
【００４２】
図１５（ｃ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の給電端子２２に近い部位を幅広に形成したものである。この場合、キャパシタ素子５は上記幅広に形成された部位と給電端子２２との間に接続される。
図１５（ｄ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の第１の接地端子３１に近い部位を幅広に形成したものである。
図１５（ｅ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の接地パターン３に対する接地位置、つまり第１の接地端子３１の位置を、当該スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の先端方向にオフセットしたものである。
【００４３】
図１６（ａ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１の設置位置から折り返し端までの区間を１本の素子により構成し、かつこの１本の素子をメアンダ型に構成したものである。
図１６（ｂ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の、折り返しにより形成された往路部と復路部との間に、複数のスタブ４１１１，４１１２を設け、さらにこのスタブ４１１２の設置位置から折り返し端までの区間を１本の素子により構成したものである。
【００４４】
図１６（ｃ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２の給電端子２２に近い部位４２１を幅広に形成したものである。
図１６（ｄ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１の設置位置から折り返し端までの区間のうちの中間部から先端部までを、板状をなしかつ幅広の素子４１２により構成したものである。
【００４５】
図１６（ｅ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２の給電端子２２に近い部位にキャパシタ素子５を挿入すると共に、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のモノポール素子４２との分岐位置からスタブ４１１の設置位置までの間、及びスタブ付の折り返し型モノポール素子４１の第１の接地端子３１に近い部位に、それぞれ集中定数素子６１，６２を挿入したものである。集中定数素子６１，６２はインダクタからなり、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の電気長を長くする機能を有する。
【００４６】
（２）モノポール素子４２の変形例
図１７（ａ）〜（ｅ）及び図１８（ａ）〜（ｄ）は、モノポール素子４２の各種変形例を示すものである。
図１７（ａ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位を無給電素子４３の方向へ折り返し形成したものである。このようにすると、モノポール素子４２の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００４７】
図１７（ｂ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位４２３を幅広に形成したものである。
図１７（ｃ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２とスタブ付の折り返し型モノポール素子４１との間を、その互いに並行する位置において、接続素子４２４により接続したものである。
【００４８】
図１７（ｄ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位を分岐して追加素子４２５を設けたものである。なお、同図では追加素子４２５を１本設けた場合を例示したが、２本以上設けてもよい。
図１７（ｅ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２をスタブ付の折り返し型モノポール素子４１の途中で分岐させずに、給電端子２２もしくはそれに近い位置で分岐させるようにしたものである。すなわち、この例ではモノポール素子４２と給電端子２２との間にはキャパシタ素子５は挿入されず、キャパシタ素子５は給電端子２２とスタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブとの間のみに挿入される。
【００４９】
図１８（ａ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位４２６をメアンダ型に構成したものである。
図１８（ｂ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２のスタブ付の折り返し型モノポール素子４１の接続部位４２７を幅広に形成したものである。
図１８（ｃ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２に対し当該モノポール素子４２の折曲方向とは逆の方向に第２のモノポール素子４２８を設けたものである。なお、同図では第２のモノポール素子４２８を１本設けた場合を例示したが、２本以上設けてもよい。
図１８（ｄ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１との接続部位近傍に、集中定数素子６４を挿入したものである。集中定数素子６４はインダクタからなり、モノポール素子４２の電気長を長くする機能を有する。
【００５０】
（３）無給電素子４３の変形例
図１９（ａ）〜（ｅ）、図２０（ａ）〜（ｄ）及び図２１（ａ）〜（ｅ）は、無給電素子４３の各種変形例を示すものである。
図１９（ａ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位４３１をモノポール素子４２の方向に折り返し形成したものである。
図１９（ｂ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位４３２をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成すると、無給電素子４３の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
図１９（ｃ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位４３３を幅広の板状に形成したものである。なお、当該先端部位４３３は基端部位より径の大きいロッドであってもよい。
図１９（ｄ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位を複数に分岐して複数の素子４３４１，４３４２を設けたものである。なお、同図では先端部位を２本に分岐した場合を例示したが、３本以上に分岐してもよい。
図１９（ｅ）に示すアンテナ装置は、給電端子２２と第２の接地端子３２との間に、複数の無給電素子４３，４５を設けたものである。
【００５１】
図２０（ａ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の中間部位４３５をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成することによっても、無給電素子４３の素子長が長い場合に、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００５２】
図２０（ｂ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の第２の接地端子３２に近い基端部４３６を幅広に形成したものである。
図２０（ｃ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３をそのＬ字型に折曲した位置において複数に分岐して複数の素子４３７１，４３７２を設けたものである。なお、同図では２本に分岐した場合を例示したが、３本以上に分岐してもよい。
図２０（ｄ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の、第２の接地端子３２との接続位置近傍に、集中定数素子６５を挿入したものである。集中定数素子６５はインダクタからなり、無給電素子４３の電気長を長くする機能を有する。
【００５３】
図２１（ａ）に示すアンテナ装置は、逆Ｌ型をなす無給電素子４３を、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２と上下方向に重ねた状態で、これらのモノポール素子４１，４２とは逆向きに配置したものである。
図２１（ｂ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３をスタブ付の折り返し型モノポール素子４１と接地パターン３との間に配置したものである。これらのように構成すると、各素子４１〜４３の積層方向の設置スペースを低減して、アンテナ装置の高さ方向の寸法を小型化することが可能となる。
図２１（ｃ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２及び無給電素子４３を、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１とは逆向きに配置したものである。
図２１（ｄ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部４２９を接地パターン方向に折り曲げたものである。
図２１（ｅ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３を、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２とは逆向きに配置し、かつ各素子４１，４２，４３の配置関係を接地パターン３に近い側から４１，４３，４２の順となるように配置し、さらにモノポール素子４２の先端部と無給電素子４３の先端部が互いに重なり合うように構成したものである。
【００５４】
その他、スタブ付の折り返し型モノポール素子、モノポール素子及び無給電素子の形状や設置位置、サイズ、電子機器の種類や構成等についても、種々変形して実施可能である。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１…印刷配線基板、１ａ…第１のエリア、１ｂ…第２のエリア、２…無線ユニット、３…接地パターン、４…アンテナ装置、５…キャパシタ素子、２１…給電パターン、２２…給電端子（給電点）、２３…給電ケーブル、３１，３２…接地端子、４１…スタブ付の折り返し型モノポール素子、４２…モノポール素子、４３…無給電素子、６１〜６４…集中定数素子、４１１，４１１１，４１１２…スタブ。
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機やスマートホン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型端末、ナビゲーション端末等に代表される携帯型電子機器では、小型軽量化の観点から筐体のさらなる軽薄短小化が求められており、それに伴いアンテナ装置についても小型化が望まれている。また、最近では１台の携帯端末機器で異なる周波数帯を使用する複数の無線システムと通信できるようにすることが要求されている。
【０００３】
そこで従来では、例えば特許文献１に記載されているように、スタブ付の折り返し型の素子からなる第１のアンテナ素子の給電点と近い位置に、当該第１のアンテナ素子とは反対の方向にモノポール素子からなる第２のアンテナ素子を設けた多周波アンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６６９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この従来提案されている多周波アンテナ装置では、第１のアンテナ素子自体のインピーダンス帯域の広帯域化が難しく、さらに広帯域化するには第１のアンテナ素子又は第２のアンテナ素子と結合する第３のアンテナ素子を追加する必要があった。このため、アンテナ装置の大型化が避けられなかった。
【０００６】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、スタブ付の折り返し型の素子単独でさらなる広帯域化を可能とし、これにより小型で共振帯域の広いアンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係るアンテナ装置は、折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、キャパシタ素子とを備えている。第１のアンテナ素子は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブを設けたものである。キャパシタ素子は、上記第１のアンテナ素子の往路部の上記給電端子とスタブとの間に挿入される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図２】図１に示したアンテナ装置における電流分布を示す図。
【図３】図１に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を、キャパシタ素子を設けていない場合と対比して示す図。
【図４】図１に示したアンテナ装置によるインピーダンス特性を、キャパシタ素子を設けていない場合と対比して示すスミスチャート。
【図５】図１に示したアンテナ装置においてキャパシタ素子の最良の設置位置を示す図。
【図６】図１に示したアンテナ装置においてキャパシタ素子の設置可能範囲を説明するための図。
【図７】図１に示したアンテナ装置においてキャパシタ素子の好ましくない設置位置を説明するための図。
【図８】図５に示した構成と図７に示した構成におけるＶＳＷＲ周波数特性を対比して示した図。
【図９】図５に示した構成と図６に示した構成におけるＶＳＷＲ周波数特性を対比して示した図。
【図１０】第２の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図１１】図１０に示したアンテナ装置によるインピーダンス特性を、キャパシタ素子を設けていない場合と対比して示すスミスチャート。
【図１２】第３の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図１３】図１０に示したアンテナ装置の変形例を示す図。
【図１４】第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図１５】折り返し型モノポール素子の第１の変形例群を示す図。
【図１６】折り返し型モノポール素子の第２の変形例群を示す図。
【図１７】モノポール素子の第１の変形例群を示す図。
【図１８】モノポール素子の第２の変形例群を示す図。
【図１９】無給電素子の第１の変形例群を示す図。
【図２０】無給電素子の第２の変形例群を示す図。
【図２１】無給電素子の第３の変形例群を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、無線インタフェースを備えたノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機からなり、図示しない筐体内には印刷配線基板１が収容される。
【００１０】
なお、電子機器は、ノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機以外に、携帯電話機、スマートホン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型端末或いはナビゲート端末等の携帯型端末であってもよい。また印刷配線基板１は、金属筐体の一部を利用したり、銅箔などの金属部材で構成してもよい。
【００１１】
上記印刷配線基板１は、第１のエリア１ａと第２のエリア１ｂとを有する。第１のエリア１ａにはアンテナ装置４が設けられる。第２のエリア１ｂには接地パターン３が形成され、さらに第１及び第２の接地端子３１，３２が設けられている。なお、印刷配線基板１の裏面側には、電子機器を構成するために必要な複数の回路モジュールが実装される。回路モジュールの中には無線ユニット２が含まれる。
【００１２】
無線ユニット２は、通信対象となる無線システムに割り当てられたチャネル周波数を用いて無線信号を送受信する機能を有する。また、上記第１のエリア１ａには給電端子（給電点）２２が設けられ、この給電端子２２には給電パターン２１を介して上記無線ユニット２が接続される。
【００１３】
ところで、上記アンテナ装置４は次のように構成される。
すなわち、このアンテナ装置４は、第１のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子４１を備えている。折り返し型のモノポール素子４１は、全体をほぼ二分する位置でヘアピン状に折曲形成された形状を有する導電パターンからなり、その一端が上記給電端子２２に接続されると共に、他端が上記第１の接地端子３１に接続される。また、上記折り返しにより形成される往路部と復路部との間にはスタブ４１１が設けられている。具体的には、スタブ４１１は、上記給電端子２２と上記往路部上の中央位置との間の任意の点と、上記第１の接地端子３１と上記復路部上の中央位置との間の任意の点との間に接続される。
【００１４】
上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の素子長は、上記給電端子２２から折り返し位置を経て第１の接地端子３１に至る電気長が、予め設定された第１の共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の略１／２に設定されている。なお、上記第１の共振周波数ｆ1 は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用した無線システムが使用する帯域（７００MHz 〜９００MHz ）に設定される。また、上記給電端子２２と第１の接地端子３１との間の距離は、上記第１の共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の略１／５以下に設定される。
【００１５】
ところで、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１において、往路部の上記給電端子２２とスタブ４１１との間にはキャパシタ素子５が挿入されている。このキャパシタ素子５のキャパシタンスＣ[pF]は、上記共振周波数ｆ1 に対応する角周波数をω1 としたとき、１／ω1 Ｃ＜２５０[Ω]の範囲に設定される。但し、９００MHz 帯においては、ＶＳＷＲをしきい値である“５”未満に維持するには、キャパシタ素子５のキャパシタンスＣは約０．７pFに設定する必要がある。
【００１６】
このような構成であるから、キャパシタ素子５を設けたことで、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１上には、図２に示すように第１の接地端子３１からスタブ４１１を介してキャパシタ素子５に至る区間による第１の共振モードｆａと、第１の接地端子３１からスタブ４１１を介して折り返し端に至る区間による第２の共振モードｆｂと、給電端子２２からキャパシタ素子５を介して折り返し位置に至る区間による第３の共振モードｆｃがそれぞれ発生する。このため、これら３つの共振モードｆａ，ｆｂ，ｆｃを利用することで、アンテナ装置のインピーダンス帯域を広帯域化することが可能となる。
【００１７】
図４は、この実施形態に係るアンテナ装置によるインピーダンス特性を、キャパシタ素子５を設けていない場合と対比して示したスミスチャートである。図３は、上記３つの共振モードｆａ，ｆｂ，ｆｃを合成したときの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を、キャパシタ素子５を設けない場合と対比して示したものである。同図から明らかなように、キャパシタ素子５を設けたことにより、共振帯域は７２０MHz 〜１，１００MHz に広帯域化される。
【００１８】
ちなみに、キャパシタ素子５を設けない場合には、図２に示すように復路部の第１の接地端子３１から折り返し端までの区間に共振モードｆｏが発生し、共振モードｆａは発生しない。このため、共振帯域の広帯域化は望めない。
【００１９】
なお、アンテナ装置の共振帯域はキャパシタ素子５の設置位置に応じて変化する。例えば、図５に示すようにキャパシタ素子５を給電端子２２近傍に挿入した場合と、図６に示すように給電端子２２からスタブ４１１までの区間の中間位置に挿入した場合と、図７に示すようにスタブ４１１と折り返し端との間に挿入した場合のそれぞれについてＶＳＷＲ周波数特性を求めると、図８及び図９に示すようになる。
【００２０】
すなわち、キャパシタ素子５を給電端子２２とスタブ４１１との間のどの位置に配置しても共振帯域を広帯域化することが可能である。このうち、特に給電端子２２に近ければ近いほど８００MHz 以下の低周波域における広帯域化の効果は大きくなる。なお、キャパシタ素子５を図７に示すようにスタブ４１１と折り返し端との間に挿入した場合には、図８に示すように広帯域化の効果は得られない。
【００２１】
以上詳述したように第１の実施形態では、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の給電端子２２からスタブ４１１までの区間にキャパシタ素子５を挿入している。したがって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の第１の接地端子３１からスタブ４１１を介してキャパシタ素子５に至る区間に共振モードｆａを新たに発生させることができ、これによりキャパシタ素子５を挿入しただけのきわめて簡単な構成でありながら、アンテナ装置の共振帯域を広帯域化することが可能となる。
【００２２】
また、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の給電端子２２と第１の接地端子３１との間の距離Ｄを、第１の共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の１／５以下になるように設定している。このようにすると、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１による直列共振を発生させることができ、これにより共振帯域を効果的に広帯域化することができる。ちなみに、距離Ｄを長く設定した場合には十分な直列共振が発生せず、第１の共振周波数ｆ1 を設定できなくなる。
【００２３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るアンテナ装置は、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１にモノポール素子４２を追加したものである。
図１０は、第２の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。第２の実施形態のアンテナ装置は、第１のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子４１と、第２のアンテナ素子としてのモノポール素子４２を備えている。これらの素子４１，４２は、接地パターン３に対し最も近い位置に折り返し型のモノポール素子４１が配置され、その外側にモノポール素子４２が配置される。
【００２４】
モノポール素子４２は、Ｌ字型をなす導電パターンからなり、基端が上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の一部とキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続され、先端が開放されている。このモノポール素子４２の素子長は、上記給電端子２２から先端までの電気長が予め設定された第２の共振周波数ｆ2 に対応する波長λ2 の略１／４の長さに設定されている。なお、第２の共振周波数ｆ2 は、例えば３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域（１．７GHz 〜１．９GHz ）に設定される。
【００２５】
この第２の実施形態によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１にモノポール素子４２を追加したことによって、例えばスタブ付の折り返し型モノポール素子４１による７００MHz 〜９００MHz の帯域（ＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用した無線システムが使用する帯域に加え、モノポール素子４２により例えば３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域（１．７GHz 〜１．９GHz ）をカバーすることが可能となる。
【００２６】
しかも、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２を何れもキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続したことによって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の共振帯域の広帯域化を図った上で、モノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整することが可能となり、これによりモノポール素子４２の整合を改善することができる。
【００２７】
図１１は、モノポール素子４２の共振周波数ｆ2 におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、キャパシタ素子５を設けた場合のインピーダンス特性をキャパシタ素子５を設けない場合と対比して示したものである。同図からも、キャパシタ素子５を設けることでモノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整できるようになることが明らかである。
【００２８】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１に、モノポール素子４２を追加し、さらに無給電素子４３を追加したものである。
図１２は、第３の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図である。なお、同図において前記図１及び図１０と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００２９】
第３の実施形態のアンテナ装置は、第１のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子４１と、第２のアンテナ素子としてのモノポール素子４２と、第３のアンテナ素子としての無給電素子４３とを備えている。これらの素子４１，４２，４３は、接地パターン３に対し最も近い位置に折り返し型のモノポール素子４１が配置され、その外側に接地パターン３から離間するに従いモノポール素子４２及び無給電素子４３が順に配置される。
【００３０】
無給電素子４３は、Ｌ字型をなす導電パターンからなり、基端が第２の接地端子３２に接続されると共に先端が開放されている。この無給電素子４３の素子長は、上記第２の接地端子３２から先端までの電気長が予め設定された第３の共振周波数ｆ3 に対応する波長λ3 の略１／４の長さに設定されている。またこの無給電素子４３は、その先端側の水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子４２の水平部位と電流結合が可能な状態に並行して配置される。第３の共振周波数ｆ3 は、例えば上記ＬＴＥ用の無線システムが使用する帯域又は３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域を広帯域化するために、第１の共振周波数ｆ1 又は第２の共振周波数ｆ2 と近接する帯域に設定される。
【００３１】
また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子４１、モノポール素子４２及び無給電素子４３の各素子長とその相対位置は、上記第１、第２及び第３の各共振周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 の関係が、ｆ1 ＜ｆ2 ＜ｆ3 、又はｆ1 ＜ｆ3 ＜ｆ2 となるように設定される。これは、接地パターン３に近い素子ほど大きな電流が流れ、インピーダンスが低くなることから、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１に最も低い共振周波数を発生させることが望ましいためである。
【００３２】
このように第３の実施形態では、接地パターン３に対し最も近い位置にスタブ付の折り返し型モノポール素子４１を配置し、その外側に接地パターン３から離間するに従いモノポール素子４２及び無給電素子４３を順に配置するようにしている。このように構成すると、スタブ付折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２と無給電素子４３との間において、その直列共振間の帯域で並列共振が発生せず、これにより不整合損失の増加や放射効率の劣化が生じないようにすることができる。このため、無給電素子４３と、折り返し型のモノポール素子４１及びモノポール素子４２との間では干渉が発生せず、これによりＬＴＥ用の無線システムが使用する帯域又は３Ｇ規格の無線システムが使用する帯域をさらに広帯域化することが可能となる。
【００３３】
すなわち、第３の実施形態によれば、無給電素子４３の素子長を任意の長さに設定するだけで、第３の共振周波数ｆ3 を折り返し型のモノポール素子４１及びモノポール素子４２との間で干渉を生じることなく、独立して上記第１又は第２の共振周波数ｆ1 ，ｆ2 近傍の任意の帯域に設定することが可能となり、これにより第１又は第２の共振周波数ｆ1 ，ｆ2 のさらなる広帯域化が可能となる。
【００３４】
しかも、先に述べた第２の実施形態と同様に、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２を何れもキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続したことによって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の共振帯域の広帯域化を図った上で、モノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整することが可能となり、これによりモノポール素子４２の整合を改善することができる。
【００３５】
なお、第３の実施形態に係るアンテナ装置の変形例として、以下のような構成が考えられる。図１３はその構成を示す図である。なお、同図において前記図１２と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
スタブ付の折り返し型モノポールアンテナ４１は、そのスタブ４１１の設置位置から折り返し位置までの区間を、板状をなす１つの素子４１２により構成している。なお、この１つの素子４１２は板状以外にロッド状に構成してもよい。
このように構成すると、折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１から折り返し位置までの区間の構造的強度高めることが可能となり、アンテナ装置を作成する際の歩留まりを高めることが可能となる。
【００３６】
［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るアンテナ装置は、接地パターン３の一辺を階段状に形成し、給電ケーブル２３を上記接地パターン３の辺に沿って配線し、その心線を上記階段状に形成された辺３３から第１のエリア１ａに突出させて、給電端子２２に接続するように構成したものである。
【００３７】
図１４は、第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図においても前記図１２と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
印刷配線基板１に形成された接地パターン３は、その第１のエリア１ａと接する辺が階段状（クランク状）に形成されている。そして、接地パターン３上の、上記第１のエリア１ａに突出した部位には、その辺に沿って給電ケーブル２３が配置される。給電ケーブル２３は導電線２４をシールドした同軸ケーブルからなり、そのシールド線は接地パターン３に設けた接地端子３３において接地される。また、第１のエリア１ａの、上記接地パターン３の階段部３３と対向する位置には、給電端子２２が設けられている。上記給電ケーブル２３の心線は、上記階段部３３から第１のエリア１ａへ突出して、上記給電端子２２に対し接続される。なお、上記接地端子３３に対するシールド線の接続、及び上記給電端子２２に対する心線の接続には、何れもはんだ付けが用いられる。
【００３８】
このような構成であるから、給電ケーブル２３を無理な形状に曲げることなく接地パターン３の辺に沿って配置することが可能となり、これにより印刷配線基板１のスペースを有効に利用して単位面積当たりの電子部品の実装効率を高めることができ、さらに装置の信頼性を高めることができる。
【００３９】
また、第３の実施形態と同様に、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２を何れもキャパシタ素子５を介して給電端子２２に接続したことによって、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の共振帯域の広帯域化を図った上で、モノポール素子４２のインピーダンスを５０Ω近辺に調整することが可能となり、これによりモノポール素子４２の整合を改善することができる。
【００４０】
［その他の実施形態］
（１）スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の変形例
図１５（ａ）〜（ｅ）及び図１６（ａ）〜（ｅ）は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の各種変形例を示すものである。
図１５（ａ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１の設置位置から折り返し端までの区間を、モノポール素子４２の方向に折り返し形成したものである。このように構成すると、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００４１】
図１５（ｂ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の、折り返しにより形成された往路部と復路部との間に、複数のスタブ４１１１，４１１２を設けたものである。この構成により、さらなる多共振化が可能となる。なお、スタブの数は２個に限定されるものではなく、３個以上でもよい。
【００４２】
図１５（ｃ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の給電端子２２に近い部位を幅広に形成したものである。この場合、キャパシタ素子５は上記幅広に形成された部位と給電端子２２との間に接続される。
図１５（ｄ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の第１の接地端子３１に近い部位を幅広に形成したものである。
図１５（ｅ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の接地パターン３に対する接地位置、つまり第１の接地端子３１の位置を、当該スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の先端方向にオフセットしたものである。
【００４３】
図１６（ａ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１の設置位置から折り返し端までの区間を１本の素子により構成し、かつこの１本の素子をメアンダ型に構成したものである。
図１６（ｂ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の、折り返しにより形成された往路部と復路部との間に、複数のスタブ４１１１，４１１２を設け、さらにこのスタブ４１１２の設置位置から折り返し端までの区間を１本の素子により構成したものである。
【００４４】
図１６（ｃ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２の給電端子２２に近い部位４２１を幅広に形成したものである。
図１６（ｄ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブ４１１の設置位置から折り返し端までの区間のうちの中間部から先端部までを、板状をなしかつ幅広の素子４１２により構成したものである。
【００４５】
図１６（ｅ）に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２の給電端子２２に近い部位にキャパシタ素子５を挿入すると共に、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１のモノポール素子４２との分岐位置からスタブ４１１の設置位置までの間、及びスタブ付の折り返し型モノポール素子４１の第１の接地端子３１に近い部位に、それぞれ集中定数素子６１，６２を挿入したものである。集中定数素子６１，６２はインダクタからなり、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１の電気長を長くする機能を有する。
【００４６】
（２）モノポール素子４２の変形例
図１７（ａ）〜（ｅ）及び図１８（ａ）〜（ｄ）は、モノポール素子４２の各種変形例を示すものである。
図１７（ａ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位を無給電素子４３の方向へ折り返し形成したものである。このようにすると、モノポール素子４２の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００４７】
図１７（ｂ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位４２３を幅広に形成したものである。
図１７（ｃ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２とスタブ付の折り返し型モノポール素子４１との間を、その互いに並行する位置において、接続素子４２４により接続したものである。
【００４８】
図１７（ｄ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位を分岐して追加素子４２５を設けたものである。なお、同図では追加素子４２５を１本設けた場合を例示したが、２本以上設けてもよい。
図１７（ｅ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２をスタブ付の折り返し型モノポール素子４１の途中で分岐させずに、給電端子２２もしくはそれに近い位置で分岐させるようにしたものである。すなわち、この例ではモノポール素子４２と給電端子２２との間にはキャパシタ素子５は挿入されず、キャパシタ素子５は給電端子２２とスタブ付の折り返し型モノポール素子４１のスタブとの間のみに挿入される。
【００４９】
図１８（ａ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部位４２６をメアンダ型に構成したものである。
図１８（ｂ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２のスタブ付の折り返し型モノポール素子４１の接続部位４２７を幅広に形成したものである。
図１８（ｃ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２に対し当該モノポール素子４２の折曲方向とは逆の方向に第２のモノポール素子４２８を設けたものである。なお、同図では第２のモノポール素子４２８を１本設けた場合を例示したが、２本以上設けてもよい。
図１８（ｄ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１との接続部位近傍に、集中定数素子６４を挿入したものである。集中定数素子６４はインダクタからなり、モノポール素子４２の電気長を長くする機能を有する。
【００５０】
（３）無給電素子４３の変形例
図１９（ａ）〜（ｅ）、図２０（ａ）〜（ｄ）及び図２１（ａ）〜（ｅ）は、無給電素子４３の各種変形例を示すものである。
図１９（ａ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位４３１をモノポール素子４２の方向に折り返し形成したものである。
図１９（ｂ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位４３２をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成すると、無給電素子４３の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
図１９（ｃ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位４３３を幅広の板状に形成したものである。なお、当該先端部位４３３は基端部位より径の大きいロッドであってもよい。
図１９（ｄ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の先端部位を複数に分岐して複数の素子４３４１，４３４２を設けたものである。なお、同図では先端部位を２本に分岐した場合を例示したが、３本以上に分岐してもよい。
図１９（ｅ）に示すアンテナ装置は、給電端子２２と第２の接地端子３２との間に、複数の無給電素子４３，４５を設けたものである。
【００５１】
図２０（ａ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の中間部位４３５をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成することによっても、無給電素子４３の素子長が長い場合に、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【００５２】
図２０（ｂ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の第２の接地端子３２に近い基端部４３６を幅広に形成したものである。
図２０（ｃ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３をそのＬ字型に折曲した位置において複数に分岐して複数の素子４３７１，４３７２を設けたものである。なお、同図では２本に分岐した場合を例示したが、３本以上に分岐してもよい。
図２０（ｄ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３の、第２の接地端子３２との接続位置近傍に、集中定数素子６５を挿入したものである。集中定数素子６５はインダクタからなり、無給電素子４３の電気長を長くする機能を有する。
【００５３】
図２１（ａ）に示すアンテナ装置は、逆Ｌ型をなす無給電素子４３を、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２と上下方向に重ねた状態で、これらのモノポール素子４１，４２とは逆向きに配置したものである。
図２１（ｂ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３をスタブ付の折り返し型モノポール素子４１と接地パターン３との間に配置したものである。これらのように構成すると、各素子４１〜４３の積層方向の設置スペースを低減して、アンテナ装置の高さ方向の寸法を小型化することが可能となる。
図２１（ｃ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２及び無給電素子４３を、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１とは逆向きに配置したものである。
図２１（ｄ）に示すアンテナ装置は、モノポール素子４２の先端部４２９を接地パターン方向に折り曲げたものである。
図２１（ｅ）に示すアンテナ装置は、無給電素子４３を、スタブ付の折り返し型モノポール素子４１及びモノポール素子４２とは逆向きに配置し、かつ各素子４１，４２，４３の配置関係を接地パターン３に近い側から４１，４３，４２の順となるように配置し、さらにモノポール素子４２の先端部と無給電素子４３の先端部が互いに重なり合うように構成したものである。
【００５４】
その他、スタブ付の折り返し型モノポール素子、モノポール素子及び無給電素子の形状や設置位置、サイズ、電子機器の種類や構成等についても、種々変形して実施可能である。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１…印刷配線基板、１ａ…第１のエリア、１ｂ…第２のエリア、２…無線ユニット、３…接地パターン、４…アンテナ装置、５…キャパシタ素子、２１…給電パターン、２２…給電端子（給電点）、２３…給電ケーブル、３１，３２…接地端子、４１…スタブ付の折り返し型モノポール素子、４２…モノポール素子、４３…無給電素子、６１〜６４…集中定数素子、４１１，４１１１，４１１２…スタブ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が給電端子に接続されると共に他端が第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、
前記往路部の前記給電端子と前記スタブとの間に挿入されたキャパシタ素子と
を具備するアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナ素子は、前記給電端子から前記往路部及び復路部を経て前記第１の接地端子に至る電気長が予め設定した共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の略１／２に設定されるとき、前記給電端子と前記第１の接地端子との間の距離が前記波長λ1 の略１／５以下に設定される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記キャパシタ素子のキャパシタンスＣ[pF]は、予め設定した共振周波数ｆ1 に対応する角周波数がω1 であるとき、１／ω1 Ｃ＜２５０[Ω]の範囲に設定される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のアンテナ素子は、前記給電端子と前記往路部上の中央位置との間の任意の点と、前記接地端子と前記復路部上の中央位置との間の任意の点との間に、前記スタブを接続したものである請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
一端が前記第１のアンテナ素子の前記給電端子とスタブとの間の任意の点に接続されると共に他端が開放されたＬ型をなすモノポール素子により構成される第２のアンテナ素子を、さらに具備し、
前記キャパシタ素子は、前記第１のアンテナ素子に対する前記第２のアンテナ素子の接続点と前記給電端子との間に挿入される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第２の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも一部が前記第２のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置された第３のアンテナ素子を、さらに具備する請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間が１本の線状又は板状の素子により構成される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１のアンテナ素子及び前記給電端子が形成される第１のエリアと、辺の一部が略階段状に形成された接地パターン及び前記第１の接地端子が形成される第２のエリアとを有する印刷配線基板と、
心線が前記階段状に形成された辺から前記第１のエリアに突出するように前記第２のエリア上に配置され、前記突出された心線が前記第１のエリアに形成された給電端子に接続される給電ケーブルと
を、さらに具備する請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項９】
無線信号を送受信する無線回路と、
前記無線回路に対し給電端子及び第１の接地端子を介して接続されるアンテナ装置と
を具備し、
前記アンテナ装置は、
一端が前記給電端子に接続されると共に他端が前記第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、
前記往路部の前記給電端子と前記スタブとの間に挿入されたキャパシタ素子と
を備える電子機器。
【請求項１】
一端が給電端子に接続されると共に他端が第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、
前記往路部の前記給電端子と前記スタブとの間に挿入されたキャパシタ素子と
を具備するアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナ素子は、前記給電端子から前記往路部及び復路部を経て前記第１の接地端子に至る電気長が予め設定した共振周波数ｆ1 に対応する波長λ1 の略１／２に設定されるとき、前記給電端子と前記第１の接地端子との間の距離が前記波長λ1 の略１／５以下に設定される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記キャパシタ素子のキャパシタンスＣ[pF]は、予め設定した共振周波数ｆ1 に対応する角周波数がω1 であるとき、１／ω1 Ｃ＜２５０[Ω]の範囲に設定される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のアンテナ素子は、前記給電端子と前記往路部上の中央位置との間の任意の点と、前記接地端子と前記復路部上の中央位置との間の任意の点との間に、前記スタブを接続したものである請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
一端が前記第１のアンテナ素子の前記給電端子とスタブとの間の任意の点に接続されると共に他端が開放されたＬ型をなすモノポール素子により構成される第２のアンテナ素子を、さらに具備し、
前記キャパシタ素子は、前記第１のアンテナ素子に対する前記第２のアンテナ素子の接続点と前記給電端子との間に挿入される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第２の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも一部が前記第２のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置された第３のアンテナ素子を、さらに具備する請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間が１本の線状又は板状の素子により構成される請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１のアンテナ素子及び前記給電端子が形成される第１のエリアと、辺の一部が略階段状に形成された接地パターン及び前記第１の接地端子が形成される第２のエリアとを有する印刷配線基板と、
心線が前記階段状に形成された辺から前記第１のエリアに突出するように前記第２のエリア上に配置され、前記突出された心線が前記第１のエリアに形成された給電端子に接続される給電ケーブルと
を、さらに具備する請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項９】
無線信号を送受信する無線回路と、
前記無線回路に対し給電端子及び第１の接地端子を介して接続されるアンテナ装置と
を具備し、
前記アンテナ装置は、
一端が前記給電端子に接続されると共に他端が前記第１の接地端子に接続され、かつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成された第１のアンテナ素子と、
前記往路部の前記給電端子と前記スタブとの間に挿入されたキャパシタ素子と
を備える電子機器。
【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】
【図２１】
【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】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−５１５０１（Ｐ２０１３−５１５０１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７５６９（Ｐ２０１１−１８７５６９）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【特許番号】特許第５１２７９６６号（Ｐ５１２７９６６）
【特許公報発行日】平成２５年１月２３日（２０１３．１．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【特許番号】特許第５１２７９６６号（Ｐ５１２７９６６）
【特許公報発行日】平成２５年１月２３日（２０１３．１．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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