アンテナ装置
【課題】２つの周波数帯域をサポートし、かつ２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域を広げることができる、小型の板状逆Ｆ型アンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１は、接地導体９と、接地導体９に接続された一端９１ａを有する短絡導体板９１と、接地導体９に対向する基板１０上に形成された放射導体２とを備える。放射導体２は、短絡導体板９１の他端に接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点Ｑを含む平面導体２１と、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有するメアンダ形状のインダクタ２２と、インダクタ２２の他端に接続された一端を有する平面導体２３と、平面導体２３の他端２３ａに接続された一端と、開放端である他端２４ａとを有するメアンダ形状のインダクタ２４とを備える。
【解決手段】アンテナ装置１は、接地導体９と、接地導体９に接続された一端９１ａを有する短絡導体板９１と、接地導体９に対向する基板１０上に形成された放射導体２とを備える。放射導体２は、短絡導体板９１の他端に接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点Ｑを含む平面導体２１と、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有するメアンダ形状のインダクタ２２と、インダクタ２２の他端に接続された一端を有する平面導体２３と、平面導体２３の他端２３ａに接続された一端と、開放端である他端２４ａとを有するメアンダ形状のインダクタ２４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置のためのアンテナ装置に関し、特に、デュアルバンドの逆Ｆ型アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＡ（Personal Data Assistance）、ノート型パーソナルコンピュータ、及び携帯電話機などの携帯型の通信端末に搭載されるアンテナ装置は、小型であることが要求される。さらに、近年、このようなアンテナ装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇ/ｎなどの無線ＬＡＮ（Local Area Network）の通信規格に加えて、ＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for Microwave Access）と呼ばれる新しい無線通信規格にも準拠することが要求されている。特許文献１〜３は、このような要求に応えるアンテナ装置として、逆Ｆ型アンテナ装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９９２０４号公報。
【特許文献２】特開２００３−１５８４１９号公報。
【特許文献３】特開昭６１−２３８１０７号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＷｉＭＡＸは、無線ＬＡＮの通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎと同様に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple output）技術を応用した通信規格である。従って、ＷｉＭＡＸに準拠した無線通信部とＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇ/ｎなどの無線ＬＡＮの通信規格に準拠した無線通信部とを備えた通信機器を設計する場合、２つの無線通信部が１つの変復調部を共用するように設計することは容易である。
【０００５】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇは、２４０２ＭＨｚから２４８２ＭＨｚまでの２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格であり、当該通信規格において使用可能な帯域幅は約８０ＭＨｚである。さらに、この周波数帯域に、日本国内のみでＩＥＥＥ８０２．１１ｂにおいて利用できる１４チャンネル目の周波数帯域を加えた場合は、使用可能な帯域幅は約９０ＭＨｚである。一方、ＷｉＭＡＸにおいて用いられる周波数帯域は、２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格において用いられる周波数帯域とは異なり、さらに、国毎にも異なる。このため、パワーアンプ、ローノイズアンプ、トランシーバー及びアンテナなどの高周波部を、上述した２つの無線通信部で共用する場合、この高周波部は、２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格のみに準拠した無線通信部において処理される無線信号の周波数範囲（約９０ＭＨｚ）よりも広い、約６００ＭＨｚの周波数範囲の無線信号をサポートする必要がある。
【０００６】
さらに、市場に流通している無線ＬＡＮのための多くの通信機器は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇなどの２．４ＧＨｚ帯を用いる通信規格に加えて、約８００ＭＨｚのより広い帯域幅を有する５ＧＨｚ帯を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｎ/ａの各通信規格にも準拠している。このため、上述した高周波部は、２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格のみに準拠した無線通信部の高周波部に比較して、２ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯のデュアルバンドをサポートし、かつ２ＧＨｚ帯においてより広い帯域幅をサポートすることが要求される。
【０００７】
また、ＷｉＭＡＸは、屋外において無線通信を利用するために定められた規格であるため、主に、ＰＤＡ及びノート型パーソナルコンピュータなどの携帯型の通信端末に搭載される。このため、当然ながら、ＷｉＭＡＸ及び無線ＬＡＮの両方の通信規格に準拠した単一の小型のアンテナ装置に対するニーズが非常に高い。しかしながら、２ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯の両方の周波数帯域において、上述したように広い帯域幅をサポートすることは、技術的に困難であった。
【０００８】
例えば、広い範囲の周波数帯域において、アンテナの入力インピーダンスを給電線路の特性インピーダンスに整合させるために、特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置において、アンテナエレメントは給電用導体と放射用導体とが別個に設けられた二重構造を有し、給電線路から放射用導体に直接給電することなく、給電線路から給電用導体を介して放射用導体に給電する。しかしながら、特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置の場合、板状の給電用導体を板状の放射用導体と接地導体との間に設ける（特許文献２の図２参照。）ために、セラミックなどの誘電体に、印刷などの方法により複数の板状導体を形成する必要がある。このため、特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置の製造は容易ではなかった。また、アンテナエレメントとアンテナ基板の接地導体とは所定の間隔だけ離隔している必要があるので、水平面に平行にアンテナ基板を設けると、アンテナ装置は上述した間隔以上の高さを有することになる。特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置は、より低背であり、かつ水平に広がる指向特性を持つことが仕様として要求される、薄型のノート型パーソナルコンピュータ及びＤＶＤプレーヤなどの電子機器に搭載するためのアンテナ装置には不向きであった。
【０００９】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、２つの周波数帯域をサポートし、かつ２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域を従来技術に比較して広げることができるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体と、
上記接地導体に接続された一端を有する短絡導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、
上記第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第２の導体と上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記接地導体に直接接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体の長さにより設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、
上記接地導体に直接接続された一端と上記放射導体に接続された他端とを有し、かつ上記給電点が上記接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする。
【００１６】
上記アンテナ装置において、
上記接地導体は凹部を有し、
上記基板は上記凹部の開口部に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００１８】
また、第２の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、接地導体に直接接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００１９】
さらに、第３の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、接地導体に直接接続された一端と放射導体に接続された他端とを有し、かつ給電点が接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えて構成される。
【００２０】
従って、第１〜第３の発明に係る各アンテナ装置の放射導体は、開放端を有する第２のインダクタを備えるので、２つの周波数帯域をサポートし、かつ２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域を従来技術に比較して広げることができるアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１の斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置１の側面図である。
【図３】図１のアンテナ装置１の上面図である。
【図４】図１の基板１０の裏面図である。
【図５】図１の放射導体２の部分拡大図である。
【図６】比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図である。
【図７】図６のアンテナ装置１Ｐの側面図である。
【図８】図６のアンテナ装置１Ｐの上面図である。
【図９】図６の基板１０の裏面図である。
【図１０】図６の放射導体２Ｐの部分拡大図である。
【図１１】図１のアンテナ装置１の２．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比（Voltage Standing Wave Ratio。以下、ＶＳＷＲという。）のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】図１のアンテナ装置１の５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】図６のアンテナ装置１Ｐの２．５ＧＨｚ近傍のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】図６のアンテナ装置１Ｐの５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】図１１から図１４の各シミュレーション結果を算出するために用いられたアンテナ装置１及び１Ｐの各パラメータを示す表である。
【図１６】本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１Ａの斜視図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの斜視図である。
【図１８】図１７のアンテナ装置１Ｂの上面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｃの斜視図である。
【図２０】図１９のアンテナ装置１Ｃの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２３】
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１の斜視図であり、図２は、図１のアンテナ装置１の側面図であり、図３は、図１のアンテナ装置１の上面図である。また、図４は、図１の基板１０の裏面図であり、図５は、図１の放射導体２の部分拡大図である。
【００２４】
図１において、アンテナ装置１は、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ、及び携帯電話機などの携帯型の通信端末に搭載され、かつ共振周波数ｆ１及びｆ２（ただし、ｆ２＜ｆ１である。）で共振するデュアルバンドの板状逆Ｆ型アンテナ装置である。アンテナ装置１は、例えばガラスエポキシ基板（ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）基板）である誘電体基板１０（以下、基板１０という。）と、例えば銅などの金属の角柱から板金により形成されたブロック状の接地導体９と、例えば銅板である短絡導体板９１と、同軸ケーブルを内蔵しかつ誘電体にてなる支持板９２とを備えて構成される。ここで、接地導体９は上述した通信端末の金属筐体の一部である。短絡導体板９１の一端９１ａは接地導体９に電気的に接続されて固定されている。また、支持板９２は接地導体９に固定されている。支持板９２内の同軸ケーブルの中心導体の一端は無線通信回路に接続される一方、その他端は放射導体２の給電点Ｑに接続される。さらに、支持板９２内の同軸ケーブルの接地導体は接地導体９に接続されている。
【００２５】
図４に示すように、放射導体２は、基板１０の裏面に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように、導体パターンで印刷されている。ここで、放射導体２は、短絡導体板９１を介して接地導体９に電気的に接続された一端２ａと給電点Ｑとを有する。給電点Ｑの位置は、給電点Ｑからアンテナ装置１全体を見たインピーダンスが、給電点Ｑから支持板９２内の同軸ケーブル側を見たインピーダンスに一致するように設定される。さらに、図４において、放射導体２は、一端２ａと給電点Ｑとを含みかつ長さＥａ及び幅Ｅｗを有する平面導体２１と、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有しかつ長さＥｂ及び幅Ｅｗを有するメアンダ形状のデュアルバンド形成用インダクタ２２（以下、インダクタ２２という。）と、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端を有しかつ長さＥｃ及び幅Ｅｗを有する平面導体２３と、平面導体２３の他端２３ａに接続された一端を有するメアンダ形状のインダクタ２４とを含む。
【００２６】
図２において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１と一端２ａと短絡導体板９１とを介して、短絡導体板９１の接地導体９との接続点９１ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、インダクタ２４の他端である開放端２４ａからインダクタ２４と平面導体２３とインダクタ２２と平面導体２１と一端２ａと短絡導体板９１とを介して、短絡導体板９１の接地導体９との接続点９１ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００２７】
また、図５において、インダクタ２２の折り返し回数と、ライン幅Ｌａと、ライン間隔Ｓａとは、インダクタ２２が、共振周波数ｆ１以上の周波数を有する信号を遮断し、かつ共振周波数ｆ１未満の周波数を有する信号を通過させる高周波阻止用インダクタとして機能するように設定される。
【００２８】
さらに、図５において、インダクタ２４の折り返し回数と、ライン幅Ｌｂと、ライン間隔Ｓｂとは、インダクタ２４が延長コイルとして動作するとともに、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の広帯域化に寄与するように、それぞれ所定値に設定される。
【００２９】
次に、本実施形態に係るアンテナ装置１及び比較例に係るアンテナ装置１ＰのＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す。図６は、比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図であり、図７は、図６のアンテナ装置１Ｐの側面図であり、図８は、図６のアンテナ装置１Ｐの上面図である。また、図９は、図６の基板１０の裏面図であり、図１０は、図６の放射導体２Ｐの部分拡大図である。図６に示すように、比較例に係るアンテナ装置１Ｐは、本実施形態に係るアンテナ装置１に比較して、放射導体２に代えて、インダクタ２４を備えない放射導体２Ｐを備えたことを特徴としており、他の構成は本実施形態に係るアンテナ装置１と同様である。すなわち、図９において、放射導体２Ｐは、基板１０の裏面に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように、導体パターンで印刷されている。ここで、図９において、放射導体２は、一端２ａと給電点Ｑとを含みかつ長さＥａ及び幅Ｅｗを有する平面導体２１と、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有しかつ長さＥｂ及び幅Ｅｗを有するインダクタ２２と、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端を有しかつ長さＥｃ及び幅Ｅｗを有する平面導体２３とを備えて構成される。ここで、平面導体２３の他端２３ａは開放端である。
【００３０】
図１１は、図１のアンテナ装置１の２．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比（ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１２は、図１のアンテナ装置１の５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。また、図１３は、図６のアンテナ装置１Ｐの２．５ＧＨｚ近傍のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１４は、図６のアンテナ装置１Ｐの５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。さらに、図１５は、図１１から図１４の各シミュレーション結果を算出するために用いられたアンテナ装置１及び１Ｐの各パラメータを示す表である。なお、図１１〜図１４のシミュレーションにおいて、共振周波数ｆ１は５．５ＧＨｚに設定され、共振周波数ｆ２は２．５ＧＨｚに設定された。また、基板１０の厚さは０．８ｍｍに設定された。さらに、アンテナ装置１及び１Ｐにおいて、インダクタ２２の形状は、インダクタ２２が、５．５ＧＨｚ以上の周波数を有する信号を遮断し、５．５ＧＨｚ未満の周波数を有する信号を通過させる高周波阻止用インダクタとして機能するように設定された。
【００３１】
図１２及び図１４に示すように、周波数５．５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが２以下となる周波数範囲は、アンテナ装置１とアンテナ装置１Ｐとで実質的に等しい。一方、図１１及び図１３に示すように、アンテナ装置１の放射導体２はインダクタ２４を備えるので、アンテナ装置１において周波数２．５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが２以下となる周波数範囲は、アンテナ装置１Ｐにおいて周波数２．５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが２以下となる周波数範囲より約１０％以上拡大した。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、アンテナ装置１の放射導体２の先端部分にインダクタ２４を形成したので、インダクタ２４を形成しない場合に比較して、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。このため、例えば、２．３ＧＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯及び３．５ＧＨｚ帯を含む２ＧＨｚ帯、並びに５ＧＨｚ帯のデュアルバンドをサポートし、かつ２ＧＨｚ帯において従来技術に比較して広い帯域幅をサポートする小型のアンテナ装置を実現できる。このようなアンテナ装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ及びＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａの無線ＬＡＮの通信規格及びＷｉＭＡＸに準拠した無線通信装置を小型化するために有用である。また、本実施形態に係るアンテナ装置１は、ノート型パーソナルコンピュータなどの金属筐体への組み込みなどに対して、効果が期待できる。
【００３３】
なお、本実施形態において、接地導体９を板金により形成したが、本発明はこれに限られず、接地導体９を金属などの基板により形成してもよい。さらに、本実施形態において、基板１０を接地導体９に対して短絡導体板９１及び支持板９２を用いて固定したが、本発明はこれに限られず、アンテナ装置１全体をマルチレイヤの基板で作成してもよい。
【００３４】
第１の実施形態の変形例．
図１６は、本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１Ａの斜視図である。本変形例に係るアンテナ装置１Ａは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１に比較して、接地導体９に代えて接地導体９Ａを備えたことを特徴としており、他の構成は第１の実施形態に係るアンテナ装置１と同様である。図１６において、接地導体９Ａは、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ、及び携帯電話機などの携帯型の通信端末の金属筐体であり、上記金属筐体の角部に設けられた凹部９ｃを有する。基板１０は、凹部９ｃの開口に嵌め込まれている。また、接地導体板９１は、接地導体９Ａに接触している。
【００３５】
図１６において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１を介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、開放端２４ａからインダクタ２４と平面導体２３とインダクタ２２と平面導体２１とを介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００３６】
本変形例によれば、放射導体２３に、メアンダ形状を有するインダクタ２４を接続したので、インダクタ２４を接続しない場合に比較して、放射導体２の全長を短縮できる。このため、従来技術に比較して小型のアンテナ装置１Ａを提供できる。さらに、放射導体２の全長を短縮することにより、放射導体２の開放端２４ａから接地導体９Ａまでの距離を長くできるので、従来技術に比較して、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。
【００３７】
第２の実施形態．
図１７は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの斜視図であり、図１８は、図１７のアンテナ装置１Ｂの上面図である。本実施形態に係るアンテナ装置１Ｂは、第１の実施形態の変形例に係る接地導体９Ａと、基板１０とを備えて構成される。図１８に示すように、放射導体２Ａは、基板１０の上面に、導体パターンで印刷されており、平面導体２１と、インダクタ２２と、インダクタ２４とを備えて構成される。ここで、平面導体２１は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように形成され、接地導体９Ａに直接接続された一端２ａと、他端２１ａと、同軸ケーブルに接続された給電点Ｑとを含む。また、インダクタ２２は、一端２ａから他端２１ａを見たときに放射導体２Ａの右側に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有する。さらに、インダクタ２４は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端と他端である開放端２４ａとを有する。給電点Ｑの位置は、給電点Ｑからアンテナ装置１Ｂ全体を見たインピーダンスが、給電点Ｑから、当該給電点Ｑに接続された同軸ケーブル側を見たインピーダンスに一致するように設定される。
【００３８】
図１７において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１を介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、開放端２４ａからインダクタ２４とインダクタ２２と平面導体２１とを介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００３９】
本実施形態によれば、アンテナ装置１Ｂの放射導体２Ａの先端部分にインダクタ２４を形成したので、インダクタ２４を形成しない場合に比較して、第１の実施形態と同様に、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。
【００４０】
第３の実施形態．
図１９は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｃの斜視図であり、図２０は、図１９のアンテナ装置１Ｃの上面図である。図１９において、本実施形態に係るアンテナ装置１Ｃは、第１の実施形態の変形例に係る接地導体９Ａと、基板１０とを備えて構成される。無線通信回路に接続された同軸ケーブルを接続するための給電部３は、基板１０の角部に設けられる。図２０に示すように、放射導体２Ｂは、基板１０の上面に、導体パターンで印刷されており、平面導体２１と、インダクタ２２と、インダクタ２４と、短絡導体３０とを備えて構成される。ここで、平面導体２１は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように形成され、給電点Ｑが設けられた一端２ａと、他端２１ａとを有する。
【００４１】
また、図２０において、インダクタ２２は、一端２ａから他端２１ａを見たときに放射導体２Ａの右側に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、平面導体２１の他端部に接続された一端を有する。さらに、インダクタ２４は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端と他端である開放端２４ａとを有する。給電点Ｑの位置は、給電点Ｑからアンテナ装置１Ｃ全体を見たインピーダンスが、給電点Ｑから、当該給電点Ｑに接続された同軸ケーブル側を見たインピーダンスに一致するように設定される。短絡導体３０はＬ字型の形状を有し、平面導体２１に接続された一端と、接地導体９Ａに直接接続された他端３０ａとを有し、かつ給電点Ｑが接地導体９Ａから所定の間隔だけ離れるように形成される。
【００４２】
図２０において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１と短絡導体３０とを介して、短絡導体３０と接地導体９Ａとの間の接続点３０ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、開放端２４ａからインダクタ２４とインダクタ２２と平面導体２１と短絡導体３０とを介して一端３０ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００４３】
本実施形態によれば、アンテナ装置１Ｂの放射導体２Ｂの先端部分にインダクタ２４を形成したので、インダクタ２４を形成しない場合に比較して、第１の実施形態と同様に、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。
【００４４】
なお、上記各実施形態及び変形例において、基板１０と接地導体９又は９Ａとの間の空間は空気によって満たされていた。しかしながら、本発明はこれに限られず、基板１０と接地導体９又は９Ａとの間に誘電体を挟設してもよい。これにより、より低背のアンテナ装置を実現できる。
【００４５】
さらに、上記各実施形態において、誘電体基板１０を用いたが、本発明はこれに限られず、半導体基板を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、第１の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００４７】
また、第２の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、接地導体に直接接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００４８】
さらに、第３の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、接地導体に直接接続された一端と放射導体に接続された他端とを有し、かつ給電点が接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えて構成される。
【００４９】
従って、第１〜第３の発明に係る各アンテナ装置の放射導体は、開放端を有する第２のインダクタを備えるので、２つの周波数帯域をサポートし、かつ２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域を従来技術に比較して広げることができるアンテナ装置を提供できる。
【００５０】
本発明に係るアンテナ装置は、無線通信を行う家電製品、パーソナルコンピュータ、及びその他の産業機器のためのアンテナ装置として有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…アンテナ装置、
２，２Ａ，２Ｂ…放射導体、
９，９Ａ…接地導体、
９ｃ…凹部、
１０…誘電体基板、
２１…平面導体、
２２…デュアルバンド形成用インダクタ、
２３…平面導体、
２４…インダクタ、
３０…短絡導体、
９１…短絡導体板、
９２…支持板、
Ｑ…給電点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置のためのアンテナ装置に関し、特に、デュアルバンドの逆Ｆ型アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＡ（Personal Data Assistance）、ノート型パーソナルコンピュータ、及び携帯電話機などの携帯型の通信端末に搭載されるアンテナ装置は、小型であることが要求される。さらに、近年、このようなアンテナ装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇ/ｎなどの無線ＬＡＮ（Local Area Network）の通信規格に加えて、ＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for Microwave Access）と呼ばれる新しい無線通信規格にも準拠することが要求されている。特許文献１〜３は、このような要求に応えるアンテナ装置として、逆Ｆ型アンテナ装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９９２０４号公報。
【特許文献２】特開２００３−１５８４１９号公報。
【特許文献３】特開昭６１−２３８１０７号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＷｉＭＡＸは、無線ＬＡＮの通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎと同様に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple output）技術を応用した通信規格である。従って、ＷｉＭＡＸに準拠した無線通信部とＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇ/ｎなどの無線ＬＡＮの通信規格に準拠した無線通信部とを備えた通信機器を設計する場合、２つの無線通信部が１つの変復調部を共用するように設計することは容易である。
【０００５】
ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇは、２４０２ＭＨｚから２４８２ＭＨｚまでの２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格であり、当該通信規格において使用可能な帯域幅は約８０ＭＨｚである。さらに、この周波数帯域に、日本国内のみでＩＥＥＥ８０２．１１ｂにおいて利用できる１４チャンネル目の周波数帯域を加えた場合は、使用可能な帯域幅は約９０ＭＨｚである。一方、ＷｉＭＡＸにおいて用いられる周波数帯域は、２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格において用いられる周波数帯域とは異なり、さらに、国毎にも異なる。このため、パワーアンプ、ローノイズアンプ、トランシーバー及びアンテナなどの高周波部を、上述した２つの無線通信部で共用する場合、この高周波部は、２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格のみに準拠した無線通信部において処理される無線信号の周波数範囲（約９０ＭＨｚ）よりも広い、約６００ＭＨｚの周波数範囲の無線信号をサポートする必要がある。
【０００６】
さらに、市場に流通している無線ＬＡＮのための多くの通信機器は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ/ｇなどの２．４ＧＨｚ帯を用いる通信規格に加えて、約８００ＭＨｚのより広い帯域幅を有する５ＧＨｚ帯を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｎ/ａの各通信規格にも準拠している。このため、上述した高周波部は、２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を用いる無線ＬＡＮの通信規格のみに準拠した無線通信部の高周波部に比較して、２ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯のデュアルバンドをサポートし、かつ２ＧＨｚ帯においてより広い帯域幅をサポートすることが要求される。
【０００７】
また、ＷｉＭＡＸは、屋外において無線通信を利用するために定められた規格であるため、主に、ＰＤＡ及びノート型パーソナルコンピュータなどの携帯型の通信端末に搭載される。このため、当然ながら、ＷｉＭＡＸ及び無線ＬＡＮの両方の通信規格に準拠した単一の小型のアンテナ装置に対するニーズが非常に高い。しかしながら、２ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯の両方の周波数帯域において、上述したように広い帯域幅をサポートすることは、技術的に困難であった。
【０００８】
例えば、広い範囲の周波数帯域において、アンテナの入力インピーダンスを給電線路の特性インピーダンスに整合させるために、特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置において、アンテナエレメントは給電用導体と放射用導体とが別個に設けられた二重構造を有し、給電線路から放射用導体に直接給電することなく、給電線路から給電用導体を介して放射用導体に給電する。しかしながら、特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置の場合、板状の給電用導体を板状の放射用導体と接地導体との間に設ける（特許文献２の図２参照。）ために、セラミックなどの誘電体に、印刷などの方法により複数の板状導体を形成する必要がある。このため、特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置の製造は容易ではなかった。また、アンテナエレメントとアンテナ基板の接地導体とは所定の間隔だけ離隔している必要があるので、水平面に平行にアンテナ基板を設けると、アンテナ装置は上述した間隔以上の高さを有することになる。特許文献２記載の逆Ｆ型アンテナ装置は、より低背であり、かつ水平に広がる指向特性を持つことが仕様として要求される、薄型のノート型パーソナルコンピュータ及びＤＶＤプレーヤなどの電子機器に搭載するためのアンテナ装置には不向きであった。
【０００９】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、２つの周波数帯域をサポートし、かつ２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域を従来技術に比較して広げることができるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体と、
上記接地導体に接続された一端を有する短絡導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、
上記第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第２の導体と上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記接地導体に直接接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体の長さにより設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、
上記接地導体に直接接続された一端と上記放射導体に接続された他端とを有し、かつ上記給電点が上記接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする。
【００１６】
上記アンテナ装置において、
上記接地導体は凹部を有し、
上記基板は上記凹部の開口部に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００１８】
また、第２の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、接地導体に直接接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００１９】
さらに、第３の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、接地導体に直接接続された一端と放射導体に接続された他端とを有し、かつ給電点が接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えて構成される。
【００２０】
従って、第１〜第３の発明に係る各アンテナ装置の放射導体は、開放端を有する第２のインダクタを備えるので、２つの周波数帯域をサポートし、かつ２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域を従来技術に比較して広げることができるアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１の斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置１の側面図である。
【図３】図１のアンテナ装置１の上面図である。
【図４】図１の基板１０の裏面図である。
【図５】図１の放射導体２の部分拡大図である。
【図６】比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図である。
【図７】図６のアンテナ装置１Ｐの側面図である。
【図８】図６のアンテナ装置１Ｐの上面図である。
【図９】図６の基板１０の裏面図である。
【図１０】図６の放射導体２Ｐの部分拡大図である。
【図１１】図１のアンテナ装置１の２．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比（Voltage Standing Wave Ratio。以下、ＶＳＷＲという。）のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】図１のアンテナ装置１の５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】図６のアンテナ装置１Ｐの２．５ＧＨｚ近傍のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】図６のアンテナ装置１Ｐの５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】図１１から図１４の各シミュレーション結果を算出するために用いられたアンテナ装置１及び１Ｐの各パラメータを示す表である。
【図１６】本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１Ａの斜視図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの斜視図である。
【図１８】図１７のアンテナ装置１Ｂの上面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｃの斜視図である。
【図２０】図１９のアンテナ装置１Ｃの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２３】
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１の斜視図であり、図２は、図１のアンテナ装置１の側面図であり、図３は、図１のアンテナ装置１の上面図である。また、図４は、図１の基板１０の裏面図であり、図５は、図１の放射導体２の部分拡大図である。
【００２４】
図１において、アンテナ装置１は、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ、及び携帯電話機などの携帯型の通信端末に搭載され、かつ共振周波数ｆ１及びｆ２（ただし、ｆ２＜ｆ１である。）で共振するデュアルバンドの板状逆Ｆ型アンテナ装置である。アンテナ装置１は、例えばガラスエポキシ基板（ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）基板）である誘電体基板１０（以下、基板１０という。）と、例えば銅などの金属の角柱から板金により形成されたブロック状の接地導体９と、例えば銅板である短絡導体板９１と、同軸ケーブルを内蔵しかつ誘電体にてなる支持板９２とを備えて構成される。ここで、接地導体９は上述した通信端末の金属筐体の一部である。短絡導体板９１の一端９１ａは接地導体９に電気的に接続されて固定されている。また、支持板９２は接地導体９に固定されている。支持板９２内の同軸ケーブルの中心導体の一端は無線通信回路に接続される一方、その他端は放射導体２の給電点Ｑに接続される。さらに、支持板９２内の同軸ケーブルの接地導体は接地導体９に接続されている。
【００２５】
図４に示すように、放射導体２は、基板１０の裏面に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように、導体パターンで印刷されている。ここで、放射導体２は、短絡導体板９１を介して接地導体９に電気的に接続された一端２ａと給電点Ｑとを有する。給電点Ｑの位置は、給電点Ｑからアンテナ装置１全体を見たインピーダンスが、給電点Ｑから支持板９２内の同軸ケーブル側を見たインピーダンスに一致するように設定される。さらに、図４において、放射導体２は、一端２ａと給電点Ｑとを含みかつ長さＥａ及び幅Ｅｗを有する平面導体２１と、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有しかつ長さＥｂ及び幅Ｅｗを有するメアンダ形状のデュアルバンド形成用インダクタ２２（以下、インダクタ２２という。）と、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端を有しかつ長さＥｃ及び幅Ｅｗを有する平面導体２３と、平面導体２３の他端２３ａに接続された一端を有するメアンダ形状のインダクタ２４とを含む。
【００２６】
図２において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１と一端２ａと短絡導体板９１とを介して、短絡導体板９１の接地導体９との接続点９１ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、インダクタ２４の他端である開放端２４ａからインダクタ２４と平面導体２３とインダクタ２２と平面導体２１と一端２ａと短絡導体板９１とを介して、短絡導体板９１の接地導体９との接続点９１ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００２７】
また、図５において、インダクタ２２の折り返し回数と、ライン幅Ｌａと、ライン間隔Ｓａとは、インダクタ２２が、共振周波数ｆ１以上の周波数を有する信号を遮断し、かつ共振周波数ｆ１未満の周波数を有する信号を通過させる高周波阻止用インダクタとして機能するように設定される。
【００２８】
さらに、図５において、インダクタ２４の折り返し回数と、ライン幅Ｌｂと、ライン間隔Ｓｂとは、インダクタ２４が延長コイルとして動作するとともに、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の広帯域化に寄与するように、それぞれ所定値に設定される。
【００２９】
次に、本実施形態に係るアンテナ装置１及び比較例に係るアンテナ装置１ＰのＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す。図６は、比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図であり、図７は、図６のアンテナ装置１Ｐの側面図であり、図８は、図６のアンテナ装置１Ｐの上面図である。また、図９は、図６の基板１０の裏面図であり、図１０は、図６の放射導体２Ｐの部分拡大図である。図６に示すように、比較例に係るアンテナ装置１Ｐは、本実施形態に係るアンテナ装置１に比較して、放射導体２に代えて、インダクタ２４を備えない放射導体２Ｐを備えたことを特徴としており、他の構成は本実施形態に係るアンテナ装置１と同様である。すなわち、図９において、放射導体２Ｐは、基板１０の裏面に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように、導体パターンで印刷されている。ここで、図９において、放射導体２は、一端２ａと給電点Ｑとを含みかつ長さＥａ及び幅Ｅｗを有する平面導体２１と、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有しかつ長さＥｂ及び幅Ｅｗを有するインダクタ２２と、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端を有しかつ長さＥｃ及び幅Ｅｗを有する平面導体２３とを備えて構成される。ここで、平面導体２３の他端２３ａは開放端である。
【００３０】
図１１は、図１のアンテナ装置１の２．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比（ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１２は、図１のアンテナ装置１の５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。また、図１３は、図６のアンテナ装置１Ｐの２．５ＧＨｚ近傍のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１４は、図６のアンテナ装置１Ｐの５．５ＧＨｚ近傍の電圧定在波比ＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。さらに、図１５は、図１１から図１４の各シミュレーション結果を算出するために用いられたアンテナ装置１及び１Ｐの各パラメータを示す表である。なお、図１１〜図１４のシミュレーションにおいて、共振周波数ｆ１は５．５ＧＨｚに設定され、共振周波数ｆ２は２．５ＧＨｚに設定された。また、基板１０の厚さは０．８ｍｍに設定された。さらに、アンテナ装置１及び１Ｐにおいて、インダクタ２２の形状は、インダクタ２２が、５．５ＧＨｚ以上の周波数を有する信号を遮断し、５．５ＧＨｚ未満の周波数を有する信号を通過させる高周波阻止用インダクタとして機能するように設定された。
【００３１】
図１２及び図１４に示すように、周波数５．５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが２以下となる周波数範囲は、アンテナ装置１とアンテナ装置１Ｐとで実質的に等しい。一方、図１１及び図１３に示すように、アンテナ装置１の放射導体２はインダクタ２４を備えるので、アンテナ装置１において周波数２．５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが２以下となる周波数範囲は、アンテナ装置１Ｐにおいて周波数２．５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが２以下となる周波数範囲より約１０％以上拡大した。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、アンテナ装置１の放射導体２の先端部分にインダクタ２４を形成したので、インダクタ２４を形成しない場合に比較して、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。このため、例えば、２．３ＧＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯及び３．５ＧＨｚ帯を含む２ＧＨｚ帯、並びに５ＧＨｚ帯のデュアルバンドをサポートし、かつ２ＧＨｚ帯において従来技術に比較して広い帯域幅をサポートする小型のアンテナ装置を実現できる。このようなアンテナ装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ及びＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａの無線ＬＡＮの通信規格及びＷｉＭＡＸに準拠した無線通信装置を小型化するために有用である。また、本実施形態に係るアンテナ装置１は、ノート型パーソナルコンピュータなどの金属筐体への組み込みなどに対して、効果が期待できる。
【００３３】
なお、本実施形態において、接地導体９を板金により形成したが、本発明はこれに限られず、接地導体９を金属などの基板により形成してもよい。さらに、本実施形態において、基板１０を接地導体９に対して短絡導体板９１及び支持板９２を用いて固定したが、本発明はこれに限られず、アンテナ装置１全体をマルチレイヤの基板で作成してもよい。
【００３４】
第１の実施形態の変形例．
図１６は、本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１Ａの斜視図である。本変形例に係るアンテナ装置１Ａは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１に比較して、接地導体９に代えて接地導体９Ａを備えたことを特徴としており、他の構成は第１の実施形態に係るアンテナ装置１と同様である。図１６において、接地導体９Ａは、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ、及び携帯電話機などの携帯型の通信端末の金属筐体であり、上記金属筐体の角部に設けられた凹部９ｃを有する。基板１０は、凹部９ｃの開口に嵌め込まれている。また、接地導体板９１は、接地導体９Ａに接触している。
【００３５】
図１６において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１を介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、開放端２４ａからインダクタ２４と平面導体２３とインダクタ２２と平面導体２１とを介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００３６】
本変形例によれば、放射導体２３に、メアンダ形状を有するインダクタ２４を接続したので、インダクタ２４を接続しない場合に比較して、放射導体２の全長を短縮できる。このため、従来技術に比較して小型のアンテナ装置１Ａを提供できる。さらに、放射導体２の全長を短縮することにより、放射導体２の開放端２４ａから接地導体９Ａまでの距離を長くできるので、従来技術に比較して、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。
【００３７】
第２の実施形態．
図１７は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの斜視図であり、図１８は、図１７のアンテナ装置１Ｂの上面図である。本実施形態に係るアンテナ装置１Ｂは、第１の実施形態の変形例に係る接地導体９Ａと、基板１０とを備えて構成される。図１８に示すように、放射導体２Ａは、基板１０の上面に、導体パターンで印刷されており、平面導体２１と、インダクタ２２と、インダクタ２４とを備えて構成される。ここで、平面導体２１は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように形成され、接地導体９Ａに直接接続された一端２ａと、他端２１ａと、同軸ケーブルに接続された給電点Ｑとを含む。また、インダクタ２２は、一端２ａから他端２１ａを見たときに放射導体２Ａの右側に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、平面導体２１の他端２１ａに接続された一端を有する。さらに、インダクタ２４は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端と他端である開放端２４ａとを有する。給電点Ｑの位置は、給電点Ｑからアンテナ装置１Ｂ全体を見たインピーダンスが、給電点Ｑから、当該給電点Ｑに接続された同軸ケーブル側を見たインピーダンスに一致するように設定される。
【００３８】
図１７において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１を介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、開放端２４ａからインダクタ２４とインダクタ２２と平面導体２１とを介して一端２ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００３９】
本実施形態によれば、アンテナ装置１Ｂの放射導体２Ａの先端部分にインダクタ２４を形成したので、インダクタ２４を形成しない場合に比較して、第１の実施形態と同様に、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。
【００４０】
第３の実施形態．
図１９は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｃの斜視図であり、図２０は、図１９のアンテナ装置１Ｃの上面図である。図１９において、本実施形態に係るアンテナ装置１Ｃは、第１の実施形態の変形例に係る接地導体９Ａと、基板１０とを備えて構成される。無線通信回路に接続された同軸ケーブルを接続するための給電部３は、基板１０の角部に設けられる。図２０に示すように、放射導体２Ｂは、基板１０の上面に、導体パターンで印刷されており、平面導体２１と、インダクタ２２と、インダクタ２４と、短絡導体３０とを備えて構成される。ここで、平面導体２１は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して平行となるように形成され、給電点Ｑが設けられた一端２ａと、他端２１ａとを有する。
【００４１】
また、図２０において、インダクタ２２は、一端２ａから他端２１ａを見たときに放射導体２Ａの右側に、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、平面導体２１の他端部に接続された一端を有する。さらに、インダクタ２４は、その長手方向が基板１０の長手方向に対して直交するように形成され、インダクタ２２の他端２２ａに接続された一端と他端である開放端２４ａとを有する。給電点Ｑの位置は、給電点Ｑからアンテナ装置１Ｃ全体を見たインピーダンスが、給電点Ｑから、当該給電点Ｑに接続された同軸ケーブル側を見たインピーダンスに一致するように設定される。短絡導体３０はＬ字型の形状を有し、平面導体２１に接続された一端と、接地導体９Ａに直接接続された他端３０ａとを有し、かつ給電点Ｑが接地導体９Ａから所定の間隔だけ離れるように形成される。
【００４２】
図２０において、平面導体２１のインダクタ２２との接続点２１ａから平面導体２１と短絡導体３０とを介して、短絡導体３０と接地導体９Ａとの間の接続点３０ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ１の波長の４分の１となるように設定され、第１のアンテナ素子を構成する。また、開放端２４ａからインダクタ２４とインダクタ２２と平面導体２１と短絡導体３０とを介して一端３０ａまでの電気長が、実質的に周波数ｆ２（ｆ２＜ｆ１）の波長の４分の１となるように設定され、第２のアンテナ素子を構成する。
【００４３】
本実施形態によれば、アンテナ装置１Ｂの放射導体２Ｂの先端部分にインダクタ２４を形成したので、インダクタ２４を形成しない場合に比較して、第１の実施形態と同様に、共振周波数ｆ２を含む周波数帯域の帯域幅を広げることができる。
【００４４】
なお、上記各実施形態及び変形例において、基板１０と接地導体９又は９Ａとの間の空間は空気によって満たされていた。しかしながら、本発明はこれに限られず、基板１０と接地導体９又は９Ａとの間に誘電体を挟設してもよい。これにより、より低背のアンテナ装置を実現できる。
【００４５】
さらに、上記各実施形態において、誘電体基板１０を用いたが、本発明はこれに限られず、半導体基板を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、第１の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００４７】
また、第２の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、接地導体に直接接続された一端を有しかつ接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えて構成される。
【００４８】
さらに、第３の発明に係るアンテナ装置において、接地導体に対向する基板上に形成された放射導体は、給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、接地導体に直接接続された一端と放射導体に接続された他端とを有し、かつ給電点が接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えて構成される。
【００４９】
従って、第１〜第３の発明に係る各アンテナ装置の放射導体は、開放端を有する第２のインダクタを備えるので、２つの周波数帯域をサポートし、かつ２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域を従来技術に比較して広げることができるアンテナ装置を提供できる。
【００５０】
本発明に係るアンテナ装置は、無線通信を行う家電製品、パーソナルコンピュータ、及びその他の産業機器のためのアンテナ装置として有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…アンテナ装置、
２，２Ａ，２Ｂ…放射導体、
９，９Ａ…接地導体、
９ｃ…凹部、
１０…誘電体基板、
２１…平面導体、
２２…デュアルバンド形成用インダクタ、
２３…平面導体、
２４…インダクタ、
３０…短絡導体、
９１…短絡導体板、
９２…支持板、
Ｑ…給電点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体と、
上記接地導体に接続された一端を有する短絡導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、
上記第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第２の導体と上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記接地導体に直接接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体の長さにより設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、
上記接地導体に直接接続された一端と上記放射導体に接続された他端とを有し、かつ上記給電点が上記接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記接地導体は凹部を有し、
上記基板は上記凹部の開口部に設けられたことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１】
接地導体と、
上記接地導体に接続された一端を有する短絡導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記短絡導体の他端に接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端を有する第２の導体と、
上記第２の導体の他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第２の導体と上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
上記接地導体に直接接続された一端を有しかつ上記接地導体から所定の間隔だけ離れた位置に設けられた給電点を含む第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタとを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体の長さにより設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
接地導体と、
上記接地導体に対向する基板上に形成された放射導体とを備えたアンテナ装置であって、
上記放射導体は、
給電点が設けられた一端を有する第１の導体と、
上記第１の導体の他端に接続された一端を有するメアンダ形状の第１のインダクタと、
上記第１のインダクタの他端に接続された一端と、開放端である他端とを有するメアンダ形状の第２のインダクタと、
上記接地導体に直接接続された一端と上記放射導体に接続された他端とを有し、かつ上記給電点が上記接地導体から所定の間隔だけ離れるように形成された短絡導体とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
上記アンテナ装置は、第１及び第２の共振周波数を有し、
上記第１の共振周波数は、上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定され、
上記第２の共振周波数は、上記第２のインダクタと上記第１のインダクタと上記第１の導体と上記短絡導体の各長さの和により設定されたことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記接地導体は凹部を有し、
上記基板は上記凹部の開口部に設けられたことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１６１００２（Ｐ２０１２−１６１００２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５２４（Ｐ２０１１−２０５２４）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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