アンテナ装置
【課題】３つの周波数帯域をサポートしかつ小型の板状逆Ｆ型アンテナ装置を提供する。
【解決手段】放射導体２は、給電点を含む平面導体２１と、放射導体２の開放端を含む平面導体２３と、平面導体２１と２２との間に接続されたデュアルバンド形成用インダクタ２２とを含む。放射導体４は、デュアルバンド形成用インダクタ２２に電磁的に結合するように近接して設けられた電磁結合用インダクタ４２と、電磁結合用インダクタ４２に接続された一端と、開放端である他端とを有し、かつ平面導体に２３に容量結合するように近接して設けられた平面導体４３とを備える。
【解決手段】放射導体２は、給電点を含む平面導体２１と、放射導体２の開放端を含む平面導体２３と、平面導体２１と２２との間に接続されたデュアルバンド形成用インダクタ２２とを含む。放射導体４は、デュアルバンド形成用インダクタ２２に電磁的に結合するように近接して設けられた電磁結合用インダクタ４２と、電磁結合用インダクタ４２に接続された一端と、開放端である他端とを有し、かつ平面導体に２３に容量結合するように近接して設けられた平面導体４３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、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、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎと同様に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple output）技術を応用した無線通信規格である。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。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａは、５．１７ＧＨｚから５．８１５ＧＨｚまでの５ＧＨｚ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６５０ＭＨｚである。さらに、ＷｉＭＡＸにおいて用いられる周波数帯域は、例えば、２．３ＧＨｚ帯（２２９５ＭＨｚ〜２４０５ＭＨｚ）と、２．５ＧＨｚ帯（２４９１ＭＨｚ〜２６９５ＭＨｚ）と、主に欧州で使用される３．５ＧＨｚ帯（３４００ＭＨｚ〜３６００ＭＨｚ）とを含み、上述した無線ＬＡＮの各通信規格において用いられる周波数帯域とは異なる。
【０００６】
従って、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、４００ＭＨｚの帯域幅を有する２ＧＨｚ帯（２２９５ＭＨｚ〜２６９５ＭＨｚ）と、２００ＭＨｚの帯域幅を有する３ＧＨｚ帯（３４００ＭＨｚ〜３６００ＭＨｚ）と、約６５０ＭＨｚの帯域幅を有する５ＧＨｚ帯（５．１７ＧＨｚ〜５．８１５ＧＨｚ）とをサポートする必要がある。
【０００７】
さらに、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、３ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯において共振点を有し、かつ小型のアンテナ装置を実現することは、技術的に困難であった。
【０００８】
例えば、特許文献１は、グランド導体と、メアンダ状に形成されている放射素子とを有し、メアンダ状の放射素子の少なくとも一部では、グランド導体に対して接近・離反する方向と交差する方向に延伸している部位の長さが、接近・離反する方向に延伸している部位の長さよりも長くなっていることを特徴とするアンテナを開示している。特許文献１によれば、放射素子を複数箇所で折り曲げることにより、放射素子を、グランド導体からの距離が互いに異なる複数の部分に分割することにより、複数の共振周波数を実現している。従って、グランド導体を含むアンテナ基板を水平面に設けた場合、放射素子の垂直方向の寸法が比較的大きくなる。また、この場合、特許文献１記載のアンテナは、アンテナ基板に対して垂直に広がる指向特性を有する。従って、特許文献１記載のアンテナは、より低背であり、かつアンテナ基板に対して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、３つ以上の複数の周波数帯域をサポートする、従来技術に比較して小型の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】
本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して設けられた第１の放射導体であって、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、開放端である一端を有する平面形状の第２の導体と、上記第１の導体の他端と上記第２の導体の他端との間に接続されたデュアルバンド形成用インダクタとを含む第１の放射導体とを備えたアンテナ装置において、
第２の放射導体をさらに備え、
上記第２の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記アンテナ装置において、
上記第１の放射導体は、互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板の上記第１の面に形成され、
上記第２の放射導体は、上記基板の第２の面に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記アンテナ装置は、第３の放射導体をさらに備え、
上記第３の放射導体は、
上記第１の電磁結合用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第２の電磁結合用インダクタと、
上記第３の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第２の電磁結合用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平面形状の第４の導体とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
またさらに、上記アンテナ装置において、上記第３の放射導体は、上記基板の第２の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記アンテナ装置は、第４の放射導体をさらに備え、
上記第４の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第３の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第３の電磁結合用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平面形状の第５の導体とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記アンテナ装置において、上記第４の放射導体は、上記基板の第１の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
またさらに、上記アンテナ装置において、上記第２の導体は、上記第１の導体の幅よりも広い幅を有することを特徴とする。
【００１７】
また、上記アンテナ装置において、上記デュアルバンド形成用インダクタはメアンダ形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るアンテナ装置によれば、第２の放射導体をさらに備え、第２の放射導体は、デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたので、３つの周波数帯域をサポートする、従来技術に比較して小型のアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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の上面図及び裏面図である。
【図５】図１の放射導体４の平面図である。
【図６】図１の放射導体２の部分拡大図である。
【図７】比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図である。
【図８】図７のアンテナ装置１Ｐの側面図である。
【図９】図７のアンテナ装置１Ｐの上面図である。
【図１０】図７の基板１０の上面図及び裏面図である。
【図１１】図７の放射導体２の部分拡大図である。
【図１２】図１のアンテナ装置１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１３】図７のアンテナ装置１Ｐ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１２及び図１３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１５】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ａの側面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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の上面図及び裏面図であり、図５は、図１の放射導体４の平面図であり、図６は、図１の放射導体２の部分拡大図である。
【００２２】
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、ｆ２及びｆ３（ただし、ｆ２＜ｆ３＜ｆ１である。）で共振するトリプルバンドの板状逆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。
【００２３】
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、他端である開放端２ｂ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、給電点Ｑを含みかつ長さＥａ及び幅Ｅｗを有する平面導体２１と、放射導体２の開放端２ｂを含みかつ長さＥｃ及び幅Ｅｗｔを有する平面導体２３と、平面導体２１と２２との間に接続されかつ長さＥｂ及び幅Ｅｗｔ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。）とを含む。
【００２４】
また、図４において、放射導体４は、基板１０の表面に導体パターンで印刷されている。ここで、放射導体４は、インダクタ２２と同一の形状を有しかつインダクタ２２に対向する電磁結合用インダクタ４２（以下、インダクタ４２という。）と、平面導体２３と同一の形状を有しかつ平面導体２３に対向する平面導体４３とを備える。また、インダクタ４２は、インダクタ２２と電磁的に結合するようにインダクタ２２に近接して配置され、平面導体４３は、平面導体２３と容量結合するように、平面導体２３に近接して配置される。なお、放射導体４は、直接的に給電されていない、いわゆる無給電素子である。
【００２５】
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、開放端２ｂから平面導体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。
【００２６】
さらに、図２において、インダクタ４２と２２とが電磁結合しかつ平面導体４３と２３とは容量結合しているので、平面導体２３，４３とインダクタ２２，４２と平面導体２１と短絡導体板９１とで第３のアンテナ素子を構成する。ここで、平面導体４３の開放端から平面導体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ｆ３の波長の４分の１となるように設定される。ここで、第３のアンテナ素子は、インダクタ４２と２２とが電磁結合することにより電磁波信号が給電され、かつ平面導体４３と２３とが容量結合することにより短縮キャパシタとして給電及び波長短縮機能を有するように構成され、例えば、当該第３のアンテナ素子の共振周波数ｆ３は、上記波長短縮機能により第２のアンテナ素子の共振周波数ｆ２よりも高くなり第１のアンテナ素子の共振周波数ｆ１よりも低くなる（ｆ２＜ｆ３＜ｆ１）。なお、上述した短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体２３の面積と、基板１０の厚さ及び誘電率とによって決定される。
【００２７】
また、図６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】
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７は、比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図であり、図８は、図７のアンテナ装置１Ｐの側面図であり、図９は、図７のアンテナ装置１Ｐの上面図である。また、図１０は、図７の基板１０の上面図及び裏面図であり、図１１は、図７の放射導体２の部分拡大図である。図７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４を備えず、共振周波数ｆ１及びｆ２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ことを特徴としている。ここで、図１０に示すように、比較例に係るアンテナ装置１Ｐにおいて、幅Ｅｗと幅Ｅｗｔとは同一に設定された。
【００２９】
図１２は、図１のアンテナ装置１のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１３は、図７のアンテナ装置１ＰのＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。また、図１４は、図１２及び図１３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。
【００３０】
図１２及び図１３のシミュレーションにおいて、共振周波数ｆ１は５．４ＧＨｚに設定され、共振周波数ｆ２は２．５ＧＨｚに設定され、共振周波数ｆ３は３．５ＧＨｚ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、５．４ＧＨｚ以上の周波数を有する信号を遮断し、５．４ＧＨｚ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。具体的には、アンテナ装置１において、インダクタ２２及びインダクタ４２のライン幅Ｌａ及びライン間隔Ｓａはそれぞれ０．１ｍｍに設定され、折り返し回数は７回に設定され、幅Ｅｗｔは４．５ｍｍに設定された（図５及び図６参照）。一方、アンテナ装置１Ｐにおいて、インダクタ２２のライン幅Ｌｂ及びライン間隔Ｓｂはそれぞれ０．１ｍｍに設定され、折り返し回数は６回に設定され、幅Ｅｗｔは３ｍｍに設定された（図１１参照）。このように、アンテナ装置１のインダクタ２２の形状と、アンテナ装置１Ｐのインダクタ２２の形状とが異なるのは、以下の理由による。すなわち、アンテナ装置１は放射導体４を有するので、インダクタ２２とインダクタ４２とが電磁的に結合し、インダクタ２２のインダクタンスが、アンテナ装置１Ｐのインダクタ２２のインダクタンスよりも高くなるためである。
【００３１】
図１３に示すように、アンテナ装置１Ｐは、約２．５ＧＨｚ及び約５．４ＧＨｚの２つの共振周波数を有する。一方、図１２に示すように、放射導体４を備えたアンテナ装置１は、約２．５ＧＨｚ及び約５．４ＧＨｚの２つの共振周波数に加えて、約３．５ＧＨｚの共振周波数を有する。さらに、図１２において、約２．５ＧＨｚ及び約５．４ＧＨｚの各近傍におけるＶＳＷＲの特性は、図１３と同様に保たれている。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置１によれば、インダクタ２２に電磁的に結合するインダクタ４２と平面導体２３に容量結合する平面導体４３とを有する放射導体４を備えただけで、３個の周波数帯域をサポートするアンテナ装置１を実現できる。従って、従来技術に比較して小型の、トリプルバンドのアンテナ装置を提供できる。
【００３３】
さらに、インダクタ２２はメアンダ形状を有するので、放射導体２の長さを短縮でき、アンテナ装置１を格納する金属筐体などの周囲の金属の影響、特に放射導体２の開放端の近傍に金属が存在する場合のアンテナ装置１の特性への悪影響を小さくできる。
【００３４】
なお、図１２及び図１３のシミュレーションでは、アンテナ装置１のインダクタ２２のライン幅Ｌａ及びライン間隔Ｓａを、アンテナ装置１Ｐのインダクタ２２のライン幅Ｌｂ及びライン間隔Ｓｂと同一に設定し、長さＥｂ（折り返し回数に対応する。）を調整することにより、インダクタ２２のインダクタンスを調整した。しかしながら、本発明はこれに限られず、インダクタ２２のライン幅Ｌａ及びライン間隔Ｓａを調整することにより、インダクタ２２のインダクタンスを調整してもよい。
【００３５】
また、本実施形態においてインダクタ２２はメアンダ形状を有しているが、本発明はこれに限られない。インダクタ２２の形状によらずに、インダクタ２２に電磁的に結合するインダクタ４２と、平面導体４３とを有する放射導体４を設けることにより、共振点を１つだけ増やすことができる。
【００３６】
第２の実施形態．
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ａの側面図である。本実施形態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、放射導体４Ａをさらに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１５において、放射導体４Ａは、基板１０の上面に形成された誘電体層１０Ａ上に形成されている。放射導体４Ａは、図４の放射導体４と同一の形状を有し、デュアルバンド形成用インダクタ４２に対向するインダクタ４２Ａと、平面導体４３に対向する平面導体４３Ａとを備える。
【００３７】
また、図１５において、インダクタ４２Ａは、インダクタ４２と電磁的に結合するようにインダクタ４２に近接して配置される。また、平面導体４３Ａは、平面導体４３と容量結合するように平面導体４３に近接して配置される。従って、平面導体２３，４３，４３Ａとインダクタ２２，４２，４２Ａと平面導体２１と短絡導体板９１とで、共振周波数ｆ４を有する第４のアンテナ素子を構成する。ここで、平面導体４３Ａの開放端から平面導体４３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ｆ４の波長の４分の１となるように設定される。第４のアンテナ素子は、上述した第３のアンテナ素子に比較して、平面導体２３及び４３により構成される短縮キャパシタに直列に接続された、平面導体４３及び４３Ａにより構成される短縮キャパシタをさらに備える。また、平面導体４３及び４３Ａにより構成される短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体４３の面積と、誘電体層１０Ａの厚さ及び誘電率とにより決定される。従って、第４のアンテナ素子において、２つの短縮キャパシタの直列接続によるキャパシタンスの減少により、第３のアンテナ素子に比較して波長短縮効果が小さくなる。このため、例えば、共振周波数ｆ４は共振周波数ｆ３より低く、かつ共振周波数ｆ２より高くなる（ｆ２＜ｆ４＜ｆ３＜ｆ１）。
【００３８】
本実施形態によれば、第１の実施形態に比較して、共振周波数ｆ４を有する共振点をさらに形成できる。従って、本実施形態によれば、４つの共振点を有しかつ従来技術に比較して小型のアンテナ装置を実現できる。
【００３９】
第３の実施形態．
図１６は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの側面図である。本実施形態に係るアンテナ装置１Ｂは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１に比較して、放射導体４Ｂをさらに備えたことを特徴として、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、放射導体４Ｂは、基板１０の裏面に形成された誘電体層１０Ｂ上に形成されている。放射導体４Ｂは、図４の放射導体４と同一の形状を有し、インダクタ２２に対向するインダクタ４２Ｂと、平面導体２３に対向する平面導体４３Ｂとを備える。
【００４０】
また、図１６において、インダクタ４２Ｂは、インダクタ２２と電磁的に結合するように、インダクタ２２に近接して配置される。さらに、平面導体４３Ｂは、平面導体２３と電磁的に結合するように、平面導体２３に近接して配置される。従って、平面導体２３，４３Ｂとインダクタ２２，４２Ｂと平面導体２１と短絡導体板９１とで、共振周波数ｆ５を有する第５のアンテナ素子を構成する。ここで、平面導体４３Ｂの開放端から平面導体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ｆ５の波長の４分の１となるように設定される。上述した第３のアンテナ素子において、平面導体２３及び４３により構成される短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体２３の面積と、基板１０の厚さ及び誘電率とにより決定される一方、第５のアンテナ素子において、平面導体２３及び４３Ｂにより構成される短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体２３の面積と、誘電体層１０Ｂの厚さ及び誘電率とにより決定される。従って、例えば、平面導体２３及び４３Ｂにより構成される短縮キャパシタのキャパシタンスが、平面導体２３及び４３により構成される短縮キャパシタのキャパシタンスよりも大きいときは、共振周波数ｆ５は、共振周波数ｆ３より高く、かつ共振周波数ｆ１より低くなる（ｆ２＜ｆ３＜ｆ５＜ｆ１）。
【００４１】
本実施形態によれば、第１の実施形態に比較して、共振周波数ｆ５を有する共振点をさらに形成できる。従って、本実施形態によれば、４つの共振点を有しかつ従来技術に比較して小型のアンテナ装置を実現できる。
【００４２】
なお、上記各実施形態において、放射導体４、４Ａ及び４Ｂは放射導体２のインダクタ２２及び平面導体２３と同一の形状を有したが、本発明はこれに限られない。放射導体４、４Ａ及び４Ｂは、インダクタ４２、４２Ａ及び４２Ｂがインダクタ２２と電磁的に結合するように設けられればよい。例えば、放射導体４は放射導体２のインダクタ２２及び平面導体２３よりも大きい面積を有してもよい。
【００４３】
また、上記各実施形態において、平面導体２３の幅Ｅｗｔは平面導体２１の幅Ｅｗよりも広く設定されたが、本発明はこれに限られず、平面導体２３の幅Ｅｗｔは平面導体２１の幅Ｅｗと同一に設定されてもよい。ただし、好ましくは、平面導体２３の幅Ｅｗｔを平面導体２１の幅Ｅｗよりも広く設定する。これにより、周波数ｆ３を含む帯域を広げることができる。さらに、上述した短縮キャパシタのキャパシタンスを大きくできる。
【００４４】
さらに、上記実施形態及び変形例において、アンテナ装置１、１Ａ及び１Ｂは板状逆Ｆ型アンテナ装置であったが、本発明はこれに限られず、平面導体２１に代えて線状導体を備えた逆Ｆ型アンテナ装置であてもよい。ただし、この場合でも、平面導体２３，４３，４３Ａ，４３Ｂは、上述した容量結合のために、平面形状である必要がある。
【００４５】
またさらに、上記各実施形態において、基板１０と接地導体９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。また、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、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、１Ａ又は１Ｂ全体をマルチレイヤの基板で作成してもよい。
【００４６】
また、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】
【００４７】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置によれば、第２の放射導体をさらに備え、第２の放射導体は、デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたので、３つの周波数帯域をサポートする、従来技術に比較して小型のアンテナ装置を提供できる。
【００４８】
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】
【００４９】
１，１Ａ，１Ｂ…アンテナ装置、
２…放射導体、
４，４Ａ，４Ｂ…放射導体、
９…接地導体、
１０…誘電体基板、
１０Ａ，１０Ｂ…誘電体層
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、
４２，４２Ａ，４２Ｂ…電磁結合用インダクタ、
４３，４３Ａ，４３Ｂ…平面導体、
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、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、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎと同様に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple output）技術を応用した無線通信規格である。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。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ／ａは、５．１７ＧＨｚから５．８１５ＧＨｚまでの５ＧＨｚ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６５０ＭＨｚである。さらに、ＷｉＭＡＸにおいて用いられる周波数帯域は、例えば、２．３ＧＨｚ帯（２２９５ＭＨｚ〜２４０５ＭＨｚ）と、２．５ＧＨｚ帯（２４９１ＭＨｚ〜２６９５ＭＨｚ）と、主に欧州で使用される３．５ＧＨｚ帯（３４００ＭＨｚ〜３６００ＭＨｚ）とを含み、上述した無線ＬＡＮの各通信規格において用いられる周波数帯域とは異なる。
【０００６】
従って、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、４００ＭＨｚの帯域幅を有する２ＧＨｚ帯（２２９５ＭＨｚ〜２６９５ＭＨｚ）と、２００ＭＨｚの帯域幅を有する３ＧＨｚ帯（３４００ＭＨｚ〜３６００ＭＨｚ）と、約６５０ＭＨｚの帯域幅を有する５ＧＨｚ帯（５．１７ＧＨｚ〜５．８１５ＧＨｚ）とをサポートする必要がある。
【０００７】
さらに、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、３ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯において共振点を有し、かつ小型のアンテナ装置を実現することは、技術的に困難であった。
【０００８】
例えば、特許文献１は、グランド導体と、メアンダ状に形成されている放射素子とを有し、メアンダ状の放射素子の少なくとも一部では、グランド導体に対して接近・離反する方向と交差する方向に延伸している部位の長さが、接近・離反する方向に延伸している部位の長さよりも長くなっていることを特徴とするアンテナを開示している。特許文献１によれば、放射素子を複数箇所で折り曲げることにより、放射素子を、グランド導体からの距離が互いに異なる複数の部分に分割することにより、複数の共振周波数を実現している。従って、グランド導体を含むアンテナ基板を水平面に設けた場合、放射素子の垂直方向の寸法が比較的大きくなる。また、この場合、特許文献１記載のアンテナは、アンテナ基板に対して垂直に広がる指向特性を有する。従って、特許文献１記載のアンテナは、より低背であり、かつアンテナ基板に対して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、３つ以上の複数の周波数帯域をサポートする、従来技術に比較して小型の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】
本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して設けられた第１の放射導体であって、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、開放端である一端を有する平面形状の第２の導体と、上記第１の導体の他端と上記第２の導体の他端との間に接続されたデュアルバンド形成用インダクタとを含む第１の放射導体とを備えたアンテナ装置において、
第２の放射導体をさらに備え、
上記第２の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記アンテナ装置において、
上記第１の放射導体は、互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板の上記第１の面に形成され、
上記第２の放射導体は、上記基板の第２の面に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記アンテナ装置は、第３の放射導体をさらに備え、
上記第３の放射導体は、
上記第１の電磁結合用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第２の電磁結合用インダクタと、
上記第３の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第２の電磁結合用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平面形状の第４の導体とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
またさらに、上記アンテナ装置において、上記第３の放射導体は、上記基板の第２の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記アンテナ装置は、第４の放射導体をさらに備え、
上記第４の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第３の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第３の電磁結合用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平面形状の第５の導体とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記アンテナ装置において、上記第４の放射導体は、上記基板の第１の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
またさらに、上記アンテナ装置において、上記第２の導体は、上記第１の導体の幅よりも広い幅を有することを特徴とする。
【００１７】
また、上記アンテナ装置において、上記デュアルバンド形成用インダクタはメアンダ形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るアンテナ装置によれば、第２の放射導体をさらに備え、第２の放射導体は、デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたので、３つの周波数帯域をサポートする、従来技術に比較して小型のアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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の上面図及び裏面図である。
【図５】図１の放射導体４の平面図である。
【図６】図１の放射導体２の部分拡大図である。
【図７】比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図である。
【図８】図７のアンテナ装置１Ｐの側面図である。
【図９】図７のアンテナ装置１Ｐの上面図である。
【図１０】図７の基板１０の上面図及び裏面図である。
【図１１】図７の放射導体２の部分拡大図である。
【図１２】図１のアンテナ装置１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１３】図７のアンテナ装置１Ｐ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１２及び図１３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１５】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ａの側面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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の上面図及び裏面図であり、図５は、図１の放射導体４の平面図であり、図６は、図１の放射導体２の部分拡大図である。
【００２２】
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、ｆ２及びｆ３（ただし、ｆ２＜ｆ３＜ｆ１である。）で共振するトリプルバンドの板状逆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。
【００２３】
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、他端である開放端２ｂ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、給電点Ｑを含みかつ長さＥａ及び幅Ｅｗを有する平面導体２１と、放射導体２の開放端２ｂを含みかつ長さＥｃ及び幅Ｅｗｔを有する平面導体２３と、平面導体２１と２２との間に接続されかつ長さＥｂ及び幅Ｅｗｔ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。）とを含む。
【００２４】
また、図４において、放射導体４は、基板１０の表面に導体パターンで印刷されている。ここで、放射導体４は、インダクタ２２と同一の形状を有しかつインダクタ２２に対向する電磁結合用インダクタ４２（以下、インダクタ４２という。）と、平面導体２３と同一の形状を有しかつ平面導体２３に対向する平面導体４３とを備える。また、インダクタ４２は、インダクタ２２と電磁的に結合するようにインダクタ２２に近接して配置され、平面導体４３は、平面導体２３と容量結合するように、平面導体２３に近接して配置される。なお、放射導体４は、直接的に給電されていない、いわゆる無給電素子である。
【００２５】
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、開放端２ｂから平面導体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。
【００２６】
さらに、図２において、インダクタ４２と２２とが電磁結合しかつ平面導体４３と２３とは容量結合しているので、平面導体２３，４３とインダクタ２２，４２と平面導体２１と短絡導体板９１とで第３のアンテナ素子を構成する。ここで、平面導体４３の開放端から平面導体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ｆ３の波長の４分の１となるように設定される。ここで、第３のアンテナ素子は、インダクタ４２と２２とが電磁結合することにより電磁波信号が給電され、かつ平面導体４３と２３とが容量結合することにより短縮キャパシタとして給電及び波長短縮機能を有するように構成され、例えば、当該第３のアンテナ素子の共振周波数ｆ３は、上記波長短縮機能により第２のアンテナ素子の共振周波数ｆ２よりも高くなり第１のアンテナ素子の共振周波数ｆ１よりも低くなる（ｆ２＜ｆ３＜ｆ１）。なお、上述した短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体２３の面積と、基板１０の厚さ及び誘電率とによって決定される。
【００２７】
また、図６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】
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７は、比較例に係るアンテナ装置１Ｐの斜視図であり、図８は、図７のアンテナ装置１Ｐの側面図であり、図９は、図７のアンテナ装置１Ｐの上面図である。また、図１０は、図７の基板１０の上面図及び裏面図であり、図１１は、図７の放射導体２の部分拡大図である。図７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４を備えず、共振周波数ｆ１及びｆ２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ことを特徴としている。ここで、図１０に示すように、比較例に係るアンテナ装置１Ｐにおいて、幅Ｅｗと幅Ｅｗｔとは同一に設定された。
【００２９】
図１２は、図１のアンテナ装置１のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフであり、図１３は、図７のアンテナ装置１ＰのＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。また、図１４は、図１２及び図１３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。
【００３０】
図１２及び図１３のシミュレーションにおいて、共振周波数ｆ１は５．４ＧＨｚに設定され、共振周波数ｆ２は２．５ＧＨｚに設定され、共振周波数ｆ３は３．５ＧＨｚ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、５．４ＧＨｚ以上の周波数を有する信号を遮断し、５．４ＧＨｚ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。具体的には、アンテナ装置１において、インダクタ２２及びインダクタ４２のライン幅Ｌａ及びライン間隔Ｓａはそれぞれ０．１ｍｍに設定され、折り返し回数は７回に設定され、幅Ｅｗｔは４．５ｍｍに設定された（図５及び図６参照）。一方、アンテナ装置１Ｐにおいて、インダクタ２２のライン幅Ｌｂ及びライン間隔Ｓｂはそれぞれ０．１ｍｍに設定され、折り返し回数は６回に設定され、幅Ｅｗｔは３ｍｍに設定された（図１１参照）。このように、アンテナ装置１のインダクタ２２の形状と、アンテナ装置１Ｐのインダクタ２２の形状とが異なるのは、以下の理由による。すなわち、アンテナ装置１は放射導体４を有するので、インダクタ２２とインダクタ４２とが電磁的に結合し、インダクタ２２のインダクタンスが、アンテナ装置１Ｐのインダクタ２２のインダクタンスよりも高くなるためである。
【００３１】
図１３に示すように、アンテナ装置１Ｐは、約２．５ＧＨｚ及び約５．４ＧＨｚの２つの共振周波数を有する。一方、図１２に示すように、放射導体４を備えたアンテナ装置１は、約２．５ＧＨｚ及び約５．４ＧＨｚの２つの共振周波数に加えて、約３．５ＧＨｚの共振周波数を有する。さらに、図１２において、約２．５ＧＨｚ及び約５．４ＧＨｚの各近傍におけるＶＳＷＲの特性は、図１３と同様に保たれている。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置１によれば、インダクタ２２に電磁的に結合するインダクタ４２と平面導体２３に容量結合する平面導体４３とを有する放射導体４を備えただけで、３個の周波数帯域をサポートするアンテナ装置１を実現できる。従って、従来技術に比較して小型の、トリプルバンドのアンテナ装置を提供できる。
【００３３】
さらに、インダクタ２２はメアンダ形状を有するので、放射導体２の長さを短縮でき、アンテナ装置１を格納する金属筐体などの周囲の金属の影響、特に放射導体２の開放端の近傍に金属が存在する場合のアンテナ装置１の特性への悪影響を小さくできる。
【００３４】
なお、図１２及び図１３のシミュレーションでは、アンテナ装置１のインダクタ２２のライン幅Ｌａ及びライン間隔Ｓａを、アンテナ装置１Ｐのインダクタ２２のライン幅Ｌｂ及びライン間隔Ｓｂと同一に設定し、長さＥｂ（折り返し回数に対応する。）を調整することにより、インダクタ２２のインダクタンスを調整した。しかしながら、本発明はこれに限られず、インダクタ２２のライン幅Ｌａ及びライン間隔Ｓａを調整することにより、インダクタ２２のインダクタンスを調整してもよい。
【００３５】
また、本実施形態においてインダクタ２２はメアンダ形状を有しているが、本発明はこれに限られない。インダクタ２２の形状によらずに、インダクタ２２に電磁的に結合するインダクタ４２と、平面導体４３とを有する放射導体４を設けることにより、共振点を１つだけ増やすことができる。
【００３６】
第２の実施形態．
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１Ａの側面図である。本実施形態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、放射導体４Ａをさらに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１５において、放射導体４Ａは、基板１０の上面に形成された誘電体層１０Ａ上に形成されている。放射導体４Ａは、図４の放射導体４と同一の形状を有し、デュアルバンド形成用インダクタ４２に対向するインダクタ４２Ａと、平面導体４３に対向する平面導体４３Ａとを備える。
【００３７】
また、図１５において、インダクタ４２Ａは、インダクタ４２と電磁的に結合するようにインダクタ４２に近接して配置される。また、平面導体４３Ａは、平面導体４３と容量結合するように平面導体４３に近接して配置される。従って、平面導体２３，４３，４３Ａとインダクタ２２，４２，４２Ａと平面導体２１と短絡導体板９１とで、共振周波数ｆ４を有する第４のアンテナ素子を構成する。ここで、平面導体４３Ａの開放端から平面導体４３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ｆ４の波長の４分の１となるように設定される。第４のアンテナ素子は、上述した第３のアンテナ素子に比較して、平面導体２３及び４３により構成される短縮キャパシタに直列に接続された、平面導体４３及び４３Ａにより構成される短縮キャパシタをさらに備える。また、平面導体４３及び４３Ａにより構成される短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体４３の面積と、誘電体層１０Ａの厚さ及び誘電率とにより決定される。従って、第４のアンテナ素子において、２つの短縮キャパシタの直列接続によるキャパシタンスの減少により、第３のアンテナ素子に比較して波長短縮効果が小さくなる。このため、例えば、共振周波数ｆ４は共振周波数ｆ３より低く、かつ共振周波数ｆ２より高くなる（ｆ２＜ｆ４＜ｆ３＜ｆ１）。
【００３８】
本実施形態によれば、第１の実施形態に比較して、共振周波数ｆ４を有する共振点をさらに形成できる。従って、本実施形態によれば、４つの共振点を有しかつ従来技術に比較して小型のアンテナ装置を実現できる。
【００３９】
第３の実施形態．
図１６は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂの側面図である。本実施形態に係るアンテナ装置１Ｂは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１に比較して、放射導体４Ｂをさらに備えたことを特徴として、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、放射導体４Ｂは、基板１０の裏面に形成された誘電体層１０Ｂ上に形成されている。放射導体４Ｂは、図４の放射導体４と同一の形状を有し、インダクタ２２に対向するインダクタ４２Ｂと、平面導体２３に対向する平面導体４３Ｂとを備える。
【００４０】
また、図１６において、インダクタ４２Ｂは、インダクタ２２と電磁的に結合するように、インダクタ２２に近接して配置される。さらに、平面導体４３Ｂは、平面導体２３と電磁的に結合するように、平面導体２３に近接して配置される。従って、平面導体２３，４３Ｂとインダクタ２２，４２Ｂと平面導体２１と短絡導体板９１とで、共振周波数ｆ５を有する第５のアンテナ素子を構成する。ここで、平面導体４３Ｂの開放端から平面導体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ｆ５の波長の４分の１となるように設定される。上述した第３のアンテナ素子において、平面導体２３及び４３により構成される短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体２３の面積と、基板１０の厚さ及び誘電率とにより決定される一方、第５のアンテナ素子において、平面導体２３及び４３Ｂにより構成される短縮キャパシタのキャパシタンスは、平面導体２３の面積と、誘電体層１０Ｂの厚さ及び誘電率とにより決定される。従って、例えば、平面導体２３及び４３Ｂにより構成される短縮キャパシタのキャパシタンスが、平面導体２３及び４３により構成される短縮キャパシタのキャパシタンスよりも大きいときは、共振周波数ｆ５は、共振周波数ｆ３より高く、かつ共振周波数ｆ１より低くなる（ｆ２＜ｆ３＜ｆ５＜ｆ１）。
【００４１】
本実施形態によれば、第１の実施形態に比較して、共振周波数ｆ５を有する共振点をさらに形成できる。従って、本実施形態によれば、４つの共振点を有しかつ従来技術に比較して小型のアンテナ装置を実現できる。
【００４２】
なお、上記各実施形態において、放射導体４、４Ａ及び４Ｂは放射導体２のインダクタ２２及び平面導体２３と同一の形状を有したが、本発明はこれに限られない。放射導体４、４Ａ及び４Ｂは、インダクタ４２、４２Ａ及び４２Ｂがインダクタ２２と電磁的に結合するように設けられればよい。例えば、放射導体４は放射導体２のインダクタ２２及び平面導体２３よりも大きい面積を有してもよい。
【００４３】
また、上記各実施形態において、平面導体２３の幅Ｅｗｔは平面導体２１の幅Ｅｗよりも広く設定されたが、本発明はこれに限られず、平面導体２３の幅Ｅｗｔは平面導体２１の幅Ｅｗと同一に設定されてもよい。ただし、好ましくは、平面導体２３の幅Ｅｗｔを平面導体２１の幅Ｅｗよりも広く設定する。これにより、周波数ｆ３を含む帯域を広げることができる。さらに、上述した短縮キャパシタのキャパシタンスを大きくできる。
【００４４】
さらに、上記実施形態及び変形例において、アンテナ装置１、１Ａ及び１Ｂは板状逆Ｆ型アンテナ装置であったが、本発明はこれに限られず、平面導体２１に代えて線状導体を備えた逆Ｆ型アンテナ装置であてもよい。ただし、この場合でも、平面導体２３，４３，４３Ａ，４３Ｂは、上述した容量結合のために、平面形状である必要がある。
【００４５】
またさらに、上記各実施形態において、基板１０と接地導体９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。また、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、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、１Ａ又は１Ｂ全体をマルチレイヤの基板で作成してもよい。
【００４６】
また、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】
【００４７】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置によれば、第２の放射導体をさらに備え、第２の放射導体は、デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたので、３つの周波数帯域をサポートする、従来技術に比較して小型のアンテナ装置を提供できる。
【００４８】
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】
【００４９】
１，１Ａ，１Ｂ…アンテナ装置、
２…放射導体、
４，４Ａ，４Ｂ…放射導体、
９…接地導体、
１０…誘電体基板、
１０Ａ，１０Ｂ…誘電体層
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、
４２，４２Ａ，４２Ｂ…電磁結合用インダクタ、
４３，４３Ａ，４３Ｂ…平面導体、
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して設けられた第１の放射導体であって、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、開放端である一端を有する平面形状の第２の導体と、上記第１の導体の他端と上記第２の導体の他端との間に接続されたデュアルバンド形成用インダクタとを含む第１の放射導体とを備えたアンテナ装置において、
第２の放射導体をさらに備え、
上記第２の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記第１の放射導体は、互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板の上記第１の面に形成され、
上記第２の放射導体は、上記基板の第２の面に形成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】
上記アンテナ装置は、第３の放射導体をさらに備え、
上記第３の放射導体は、
上記第１の電磁結合用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第２の電磁結合用インダクタと、
上記第３の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第２の電磁結合用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平面形状の第４の導体とを備え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４】
上記アンテナ装置は、第３の放射導体をさらに備え、
上記第３の放射導体は、
上記第１の電磁結合用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第２の電磁結合用インダクタと、
上記第３の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第２の電磁結合用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平面形状の第４の導体とを備えたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記第３の放射導体は、上記基板の第２の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記アンテナ装置は、第４の放射導体をさらに備え、
上記第４の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第３の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第３の電磁結合用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平面形状の第５の導体とを備え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７】
上記アンテナ装置は、第４の放射導体をさらに備え、
上記第４の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第３の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第３の電磁結合用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平面形状の第５の導体とを備えたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項８】
上記第４の放射導体は、上記基板の第１の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
上記第２の導体は、上記第１の導体の幅よりも広い幅を有することを特徴とする請求項１から８までのうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
上記デュアルバンド形成用インダクタはメアンダ形状を有することを特徴とする請求項１から９までのうちのいずれか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して設けられた第１の放射導体であって、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、開放端である一端を有する平面形状の第２の導体と、上記第１の導体の他端と上記第２の導体の他端との間に接続されたデュアルバンド形成用インダクタとを含む第１の放射導体とを備えたアンテナ装置において、
第２の放射導体をさらに備え、
上記第２の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第１の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第１の電磁結合用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平面形状の第３の導体とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記第１の放射導体は、互いに対向する第１の面と第２の面とを有する基板の上記第１の面に形成され、
上記第２の放射導体は、上記基板の第２の面に形成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】
上記アンテナ装置は、第３の放射導体をさらに備え、
上記第３の放射導体は、
上記第１の電磁結合用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第２の電磁結合用インダクタと、
上記第３の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第２の電磁結合用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平面形状の第４の導体とを備え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４】
上記アンテナ装置は、第３の放射導体をさらに備え、
上記第３の放射導体は、
上記第１の電磁結合用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第２の電磁結合用インダクタと、
上記第３の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第２の電磁結合用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平面形状の第４の導体とを備えたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記第３の放射導体は、上記基板の第２の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記アンテナ装置は、第４の放射導体をさらに備え、
上記第４の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第３の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第３の電磁結合用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平面形状の第５の導体とを備え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７】
上記アンテナ装置は、第４の放射導体をさらに備え、
上記第４の放射導体は、
上記デュアルバンド形成用インダクタに電磁的に結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ開放端である一端を有する第３の電磁結合用インダクタと、
上記第２の導体に容量結合するように近接してかつ対向して設けられ、かつ上記第３の電磁結合用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平面形状の第５の導体とを備えたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項８】
上記第４の放射導体は、上記基板の第１の面に形成された誘電体層上に形成されたことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
上記第２の導体は、上記第１の導体の幅よりも広い幅を有することを特徴とする請求項１から８までのうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
上記デュアルバンド形成用インダクタはメアンダ形状を有することを特徴とする請求項１から９までのうちのいずれか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】
【公開番号】特開２０１２−１６１００４（Ｐ２０１２−１６１００４Ａ）
【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２０１１−２０５２８（Ｐ２０１１−２０５２８）
【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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