アンテナ装置
【課題】１つのアンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保し、同時に放射効率を確保すること。
【解決手段】一つのループ状エレメント９のある一点に、このエレメントの全電気長を一波長とする第１の電気信号で電流結合する第１の給電部１１を配置し励振する。すると、ループ状エレメント９に定在波が形成され、給電部から１／４波長離れた位置では電流定在波２０の節２１となり、給電部から１／２波長離れた位置では電流定在波２０の腹２２となっている。このため、節２１に電流結合する第２の給電部１２を配置しても電流定在波２０と結合することはない。同じく第２の給電部１２で励振された電流定在波は、第１の給電部１１と結合しない。
【解決手段】一つのループ状エレメント９のある一点に、このエレメントの全電気長を一波長とする第１の電気信号で電流結合する第１の給電部１１を配置し励振する。すると、ループ状エレメント９に定在波が形成され、給電部から１／４波長離れた位置では電流定在波２０の節２１となり、給電部から１／２波長離れた位置では電流定在波２０の腹２２となっている。このため、節２１に電流結合する第２の給電部１２を配置しても電流定在波２０と結合することはない。同じく第２の給電部１２で励振された電流定在波は、第１の給電部１１と結合しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのアンテナ素子で複数の通信システムに対応できるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）等の小型無線装置を内蔵する無線通信装置に搭載されるアンテナ装置は、搭載される通信システムの増加にともないその数量も増加したり、一つのアンテナ素子で複数の通信システムに対応したりする等の進化を遂げている。近年の無線通信装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）等の複数の通信システムに対応する必要もある。例えば、特許文献１、特許文献２には、複数の通信システムに対応することができるアンテナが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９８２４５号公報
【特許文献２】特開２００８−９２４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年は、無線通信装置の小型化の要請から、無線通信装置の内部にアンテナ素子を収納するための十分なスペースを確保することが困難になってきている。このため、無線通信装置が複数の通信システムを有する場合、通信システム毎にそれぞれアンテナ素子を設けるよりも、複数の通信システムの通信機能を１つのアンテナ素子で実現できることが好ましい。また、無線通信装置が複数の通信システムを有する場合、各通信システムに対応するアンテナ装置間の干渉がないことが必要である。
【０００５】
特に、周波数帯が同一又は周波数帯が近接した通信システムに対応した複数のアンテナ装置を同一の無線通信装置に搭載すると、一方の通信システムのアンテナ装置から放射された電波は他方の通信システムのアンテナ装置により受信されることがある。その結果、空間への電波の放射が減少することに加え、他方の通信システムを妨害するおそれもある。そこで、各アンテナ装置が互いに干渉しないように、それぞれのアンテナ装置、より具体的には複数の給電部の間でアイソレーションが得られていることが必要になる。
【０００６】
特許文献１のアンテナは、通信システム毎にアンテナ素子を設け、互いの干渉を抑えるものである。しかし、特許文献１のアンテナは、複数のアンテナ素子を用いるため、複数の通信システムの通信機能を一つのアンテナ素子で実現する場合には適用できない。特許文献２のＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）アンテナは、ループ状エレメントを用いて０．５波長の間隔で給電部が設けられている。しかし、特許文献２のＭＩＭＯアンテナは、単一ループ素子に０．５波長の間隔を設けて３個の給電部を配置している。この場合、ループ１周の長さは１．５波長となる。１周で１．５波長の長さのループ状エレメントは、共振して定在波を形成することはできない。その結果、特許文献２のＭＩＭＯアンテナは、アイソレーションの確保と放射効率の確保との両立は困難である。
【０００７】
一般的に知られている方法として略正方形のパッチアンテナにおいてその偏波を縦、横別々に独立して使用する方法もあるが１辺が０．５波長となり周長は２波長と、大変大きい。
【０００８】
本発明は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つの小型アンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための手段は、少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第１の給電部と、前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の節となる部分で、前記第１の給電部と同種の結合方式により、波長がλ／（２×ｐ−１）となる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、を含むことを特徴とするアンテナ装置である。ここで、ｍ、ｐは自然数。
【００１０】
例えば、ｍ＝ｐ＝１として、一つの周回するループ状エレメント（アンテナ素子）の全電気長を一波長とする電気信号で、第１の給電部から前記ループ状エレメントの一点に給電して前記ループ状エレメントを励振する。第１の給電部において、前記ループ状エレメントを電流励振した場合、第１の給電部及び第１の給電部から１／２波長離れた位置（すなわち、第１の給電部の反対側）で、それぞれ電流が最大（電流の定在波の腹）かつ電圧がゼロ（電圧の定在波の節）となる定在波が発生する。そして、第１の給電部から１／４波長離れた位置では、電圧が最大（電圧の定在波の腹）かつ電流がゼロ（電流の定在波の節）となる。そのため、電流励振、すなわち、第１の給電部と同種の結合方式によりループ状エレメントを励振する第２の給電部を第１の給電部から１／４波長離れたところに設けた場合、この第２の給電部は第１の給電部から励振された電流定在波の節に相当する。このため、第２の給電部は、第１の給電部から励振された電気信号によって発生する定在波と結合することはない。また、第２の給電部から励振された電気信号によって発生する定在波と第１の給電部とが結合することもない。このため、第１の給電部と第２の給電部とは互いに結合しない。給電方法が両方とも電圧励振である場合も同様である。
【００１１】
また、このアンテナ装置は、第１の給電部及び第２の給電部から電流（又は電圧）励振されることにより発生したそれぞれの定在波は、いずれもループ状エレメントで共振するため、放射効率を確保できる。その結果、このアンテナ装置は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つのアンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保し、同時に放射効率を確保できる。なお、定在波とは、波長、周期、振幅及び速さが同じである進行方向が互いに逆向きの２つの波が重なり合うことによって生じる、波形が進行せずその場に留まって振動しているように見える波である。定在波は、最大振幅をしている部分が腹、振動をしていない部分が節と呼ばれる。
【００１２】
上述した関係は、一方の給電部が励振した定在波が他方の給電部において節となっていればよい。したがって、一方の給電部における励振周波数が他方の給電部における励振周波数の奇数倍の場合にも成立する。すなわち、一方の給電部における励振周波数に対応する波長が、他方の給電部における励振周波数に対応する波長の１／奇数の場合にも成立する。例えば、ループ状エレメントの全周を１波長とする定在波Ａと、ループ状エレメントの全周を３波長とする定在波Ｂとを第１の給電部から電流結合により給電して発生させる。定在波Ａにおいて、第１の給電部から１／４波長の位置（すなわち、定在波Ｂにおいては第１の給電部から３／４波長の位置）は、定在波Ａ、定在波Ｂともに電流定在波の節となる。この位置に第２の給電部を設けるとともにループ状エレメントと電流結合させて、第２の給電部からループ状エレメントを前記定在波Ａ、定在波Ｂと同様の周波数で電流励振する。第１の給電部が励振した２つの定在波Ａ、定在波Ｂは、いずれも第２の給電部と結合することはない。同様に、第２の給電部から電流結合により給電することによって発生した定在波と第１の給電部とが結合することもない。このため、第１給電部と第２給電部とは、いずれの周波数においても独立している。このように、本手段に係るアンテナ装置は、複数の周波数の電気信号をループ状エレメントに給電した場合でも、それぞれの給電部は互いに干渉せず、アイソレーションが確保された２つのアンテナ装置として機能することができる。
【００１３】
前記手段において前記第１の給電部及び第２の給電部は一方が電流給電なら他方も電流給電、一方が電圧給電なら他方も電圧給電と必ず同種である。
【００１４】
前記給電部に電圧給電を用いる場合、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されることが好ましい。このようにすることで、他方の電極から励振され前記容量結合電極の近傍で電流の腹となっている定在波により励起される信号を打ち消すことができる。
【００１５】
上述した課題を解決するためのもう一つの手段は、少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第１の給電部と、前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の腹となる部分で、前記第１の給電部とは異種の結合方式により、波長がλ／ｑとなる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、を含むことを特徴とするアンテナ装置である。ここで、ｍ、ｑは自然数。
【００１６】
例えば、ｍ＝ｑ＝１として、一つの周回するループ状のエレメント（アンテナ素子）の全電気長を一波長とする電気信号で、第１の給電部から前記ループ状エレメントの一点に給電してこれを励振する。前記ループ状エレメントを電流励振した場合、第１の給電部及び第１の給電部から１／２波長離れた位置（すなわち、第１の反対側）で、それぞれ電流が最大（電流の定在波の腹）かつ電圧がゼロ（電圧の定在波の節）となる定在波が発生する。そして、電圧励振、すなわち、第１の給電部とは異種の結合方式でループ状エレメントを励振する第２の給電部を第１の給電部からゼロ又は１／２波長離れた位置に設けると、この第２の給電部は第１の給電部から電流励振することにより発生する電圧定在波の節に相当する。このため、第２の給電部は、第１の給電部から電流励振した信号と結合することはない。また、第２の給電部から電圧励振したことにより発生する定在波と第１の給電部とが結合することもない。このため、第１の給電部と第２の給電部とは互いに結合しない。第１の給電部の給電方式と第２の給電部の給電方式とが上記とは反対、すなわち、第１の給電部が電圧励振であり、第２の給電部が電流励振の場合も同様である。
【００１７】
また、このアンテナ装置は、第１の給電部から電流（又は電圧）励振されることにより発生した定在波と、第２の給電部から電圧（又は電流）励振されることにより発生した定在波は、それぞれいずれもループ状エレメントで共振するため、放射効率を確保できる。その結果、このアンテナ装置は、異なる通信システムの通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つのアンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保し、同時にアンテナ装置としての放射効率を確保できる。
【００１８】
なお、上述した関係は、一方の給電部が電流（電圧）励振することにより発生した電流（電圧）定在波が、他方の給電部で電圧（電流）定在波の節となっていればよい。このため、一方の給電部における励振周波数が他方の給電部における励振周波数の自然数倍の場合にも成立する。すなわち、一方の給電部における励振周波数に対応する波長が、他方の給電部における励振周波数に対応する波長の１／自然数の場合にも成立する。
【００１９】
例えば、ループ状エレメントの全周を１波長とする定在波Ａと、ループ状エレメントの全周を３波長とする定在波Ｂとを第１の給電部から電流結合により給電して発生させる。第１の給電部が設けられている位置又は定在波Ａにおいて第１の給電部から１／２波長の位置（すなわち、定在波Ｂにおいては第１の給電部から３／２波長の位置）では、定在波Ａ、定在波Ｂともに電流定在波の腹（すなわち、電圧定在波の節）となる。この位置に第２の給電部を設けるとともにループ状エレメントと電圧結合させて、第２の給電部からループ状エレメントを前記定在波Ａ、定在波Ｂと同様の周波数で電圧励振する。第１の給電部が励振した２つの定在波Ａ、定在波Ｂは、いずれも第２の給電部と結合することはない。同様に、第２の給電部から定在波Ａ又は定在波Ｂと同じ周波数の電気信号を電圧結合により給電して発生した定在波は、第１の給電部と結合することもない。このため、第１給電部と第２給電部とは、いずれの周波数においても独立している。このように、本手段に係るアンテナ装置は、複数の周波数の電気信号をループ状エレメントに給電した場合でも、それぞれの給電部は互いに干渉せず、アイソレーションが確保された２つのアンテナ装置として機能することができる。
【００２０】
前記手段において、前記第１の給電部と第２の給電部とが異種の結合方式で同一の位置に設置される際は、前記ループ状エレメントを挟み、互いに反対側に設置されることが好ましい。このようにすることで、互いに隔離されより確実にアイソレーションを確保できる。
【００２１】
前記手段において、電圧給電している方の給電部は、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されることが好ましい。このようにすることで、他方の電極から励振され前記容量結合電極の近傍で電流の腹となっている定在波により励起される信号を打ち消すことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、異なる通信システムの通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つの小型アンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１−１】図１−１は、実施形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１−２】図１−２は、実施形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２−１】図２−１は、実施例１に係るアンテナ装置の外観図である。
【図２−２】図２−２は、実施例１に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図２−３】図２−３は、実施例１に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図３】図３は、実施例２に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図４−１】図４−１は、実施例３に係るアンテナ装置の外観図である。
【図４−２】図４−２は、実施例３に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図４−３】図４−３は、実施例３に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図５】図５は、実施例３に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図６−１】図６−１は、実施例４に係るアンテナ装置の外観図である。
【図６−２】図６−２は、実施例４に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図７】図７は、実施例４に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図８−１】図８−１は、実施例５に係るアンテナ装置の外観図である。
【図８−２】図８−２は、実施例５に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図９】図９は、実施例５に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図１０−１】図１０−１は、本実施形態に係るアンテナ装置と従来例に係るアンテナとの電気特性を示す図である。
【図１０−２】図１０−２は、本実施形態に係るアンテナ装置と従来例に係るアンテナとの電気特性を示す図である。
【図１１−１】図１１−１は、従来例に係るアンテナの最小構成を示す概観形状図である。
【図１１−２】図１１−２は、従来例にならって本例に係るアンテナ装置をモデル化した場合の最小構成を示す概観形状図である。
【図１２−１】図１２−１は、従来例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。
【図１２−２】図１２−２は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１２−３】図１２−３は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１２−４】図１２−４は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１３−１】図１３−１は、本例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。
【図１３−２】図１３−２は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１３−３】図１３−３は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１３−４】図１３−４は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１４−１】図１４−１は、従来例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。
【図１４−２】図１４−２は、本例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。
【図１４−３】図１４−３は、従来例と本例との給電部角度ずれ時の電気特性（放射効率）を示す比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２５】
（実施形態１）
図１−１は、実施形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。アンテナ装置１は、例えば、エレメント（アンテナ素子）が携帯電話等の無線通信携帯端末に内蔵又は前記無線通信携帯端末の筐体の表面に実装される。アンテナ装置１は、アンテナ素子として、一つの周回するループ状エレメント９を有する。また、アンテナ装置１は、ループ状エレメント９に給電するための第１の給電部１１と、第２の給電部１２とを有する。本実施形態において、ループ状エレメント９は、平面視が矩形であるが、ループ状エレメント９の形状はこれに限定されるものではない。例えば、ループ状エレメント９は、平面視が円形、楕円形、多角形等であってもよい。また、平面視が多角形のループ状エレメント９とする場合、角部は曲率を有していてもよい。
【００２６】
アンテナ装置１は、少なくとも波長λの電波を放射する。ループ状エレメント９は、波長λのｍ倍（ｍは自然数）の電気長を有する。ループ状エレメント９の電気長をＬとすると、波長λは、Ｌ／ｍになる。第１の給電部１１は、ループ状エレメント９の一箇所に設けられて電流結合又は電圧結合する。そして、第１の給電部１１は、波長λの電波を放射するための第１の電気信号Ｓ１で、ループ状エレメント９を励振する。すると、ループ状エレメント９には、ｍ＝１の場合は定在波２０、４０が発生する。この定在波の波長はλである。第１の給電部１１から電流結合した場合定在波２０はループ状エレメント９の電流変化の分布であり、定在波４０はループ状エレメント９の電圧変化の分布である。以下においては、必要に応じて電流定在波２０、電圧定在波４０という。なお、定在波２０、４０は、極性を表すため、ループ状エレメント９を基準として片側のみ示してある。
【００２７】
ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電流定在波２０は節２１となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電流定在波２０は腹２２となる。また、ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電圧定在波４０は腹４２となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電圧定在波４０は節４１となる。
【００２８】
第２の給電部１２は、第１の給電部１１を腹として形成される、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波２０の節となる部分で、第１の給電部１１と同種の結合方式により、波長がλ／（２×ｐ−１）（ｐは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波が電流定在波２０である場合、第２の給電部１２は、第１の給電部１１からλ／４離れた位置に設けられる。そして、第２の給電部１２は、第１の給電部１１と同種、すなわち、第１の給電部１１が電流結合である場合は電流結合、電圧結合である場合は電圧結合し、第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。
【００２９】
このようにすることで、第１の給電部１１からの励振によって生成される電流定在波２０の節２１となっている部分に、ループ状エレメント９と電流結合する第２の給電部１２が配置される。このため、第２の給電部１２は、第１の給電部１１によって生成される電流定在波２０と結合することはない。さらに、ループ状エレメント９と電流結合又は電圧結合する第１の給電部１１及び第２の給電部１２がループ状エレメント９を励振することにより発生したそれぞれの定在波は、いずれもループ状エレメント９で共振するため、放射効率が確保される。これらの作用により、アンテナ装置１は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのループ状エレメント９で実現する場合に、１つのループ状エレメント９に対する複数の給電部の間（本実施形態では第１の給電部１１と第２の給電部１２との間）におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保できる。
【００３０】
ループ状エレメント９の電気長Ｌは、ｍ×λ±０．１×λの範囲であることが好ましく、ｍ×λ±０．０５×λであることがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、第１の給電部１１と第２の給電部１２との距離をＸとすると、Ｘは、（２×ｎ−１）×λ／４±αの範囲であればよい（ｎは自然数）。αは、０．１×λが好ましく、０．０５×λがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、本実施形態において、ループ状エレメント９を励振する給電部の数は２に限定されるものではないが、前記給電部の数が２であれば、２つの給電部の間におけるアイソレーションを確実に確保できる。
【００３１】
第１の給電部１１及び／又は第２の給電部１２がループ状エレメント９との間に静電容量を介して電圧結合する場合ループ状エレメント９に対向して設置される容量結合電極の中央部に給電されていることが好ましい。このようにすることで、相手の電極により励振され、電流の腹となっている定在波により励起される相手の信号を打ち消すことができる。
【００３２】
第２の給電部１２は、波長がλ／（２×ｐ−１）（ｐは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第２の電気信号Ｓ２の周波数は、波長がλの電波、すなわち、第１の給電部１１がループ状エレメント９を励振することにより発生する電波の２×ｐ−１倍である。ｐ＝１のとき、アンテナ装置１は、同じ周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。ｐ≧２である場合、アンテナ装置１は、異なる周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。いずれの場合でも、アンテナ装置１は、複数の給電部の間（本実施形態では２つの給電部の間）におけるアイソレーションを確保し、同時に放射効率を確保できる。このように、アンテナ装置１は、一つのループ状エレメント９で複数の同じ又は異なる周波数帯を取り扱う場合においても、互いの干渉を回避できる。
【００３３】
（実施形態２）
図１−２は、実施形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。実施形態２は、実施形態１と同様であるが、第２の給電部は、第１の給電部を腹として形成される、第１の電気信号に基づく定在波の腹となる部分で、第１の給電部とは異種の結合方式により、波長がλ／ｑ（ｑは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号でループ状エレメントを励振する点が異なる。実施形態２の他の構成は実施形態１と同様である。
【００３４】
アンテナ装置１ａは、少なくとも波長λの電波を放射する。ループ状エレメント９は、波長λのｍ倍（ｍは自然数）の電気長を有する。ループ状エレメント９の電気長をＬとすると、波長λは、Ｌ／ｍになる。第１の給電部１１は、ループ状エレメント９の一箇所に設けられて電流結合又は電圧結合する。そして、第１の給電部１１は、波長λの電波を放射するための第１の電気信号Ｓ１で、ループ状エレメント９を励振する。すると、ループ状エレメント９には、ｍ＝１の場合は定在波２０、４０が発生する。この定在波の波長はλである。第１の給電部１１から電流結合した場合定在波２０はループ状エレメント９の電流変化の分布であり、定在波４０はループ状エレメント９の電圧変化の分布である。なお、定在波２０、４０は、極性を表すため、ループ状エレメント９を基準として片側のみ示してある。
【００３５】
ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電流定在波２０は節２１となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電流定在波２０は腹２２となる。また、ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電圧定在波４０は腹４２となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電圧定在波４０は節４１となる。
【００３６】
第２の給電部１２は、第１の給電部１１を腹として形成される、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波２０の腹となる部分で、第１の給電部１１と異種の結合方式により、波長がλ／ｑ（ｑは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波が電流定在波２０である場合、第２の給電部１２は、第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）に設けられる。そして、第２の給電部１２は、第１の給電部１１と異種、すなわち、第１の給電部１１が電流結合である場合は電圧結合、電圧結合である場合は電流結合し、第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。
【００３７】
このようにすることで、第１の給電部１１からの励振によって生成される電流定在波２０の腹２２となっている部分、すなわち電圧定在波４０の節４１に、ループ状エレメント９と電圧結合する第２の給電部１２が配置される。このため、第２の給電部１２は、第１の給電部１１によって生成される電流定在波２０と結合することはない。すなわち、第１の給電部１１からの励振によって生成される電圧定在波４０の節４１となっている部分に、ループ状エレメント９と電圧結合する第２の給電部１２を配置した場合も、第２の給電部１２は、第１の給電部１１によって生成される電圧定在波４０と結合することはない。さらに、ループ状エレメント９と電流結合又は電圧結合する第１の給電部１１及び第２の給電部１２がループ状エレメント９を励振することにより発生したそれぞれの定在波は、いずれもループ状エレメント９で共振するため、放射効率が確保される。これらの作用により、アンテナ装置１は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのループ状エレメント９で実現する場合に、１つのループ状エレメント９に対する複数の給電部の間（本実施形態では第１の給電部１１と第２の給電部１２との間）におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保できる。
【００３８】
ループ状エレメント９の電気長Ｌは、ｍ×λ±０．１×λの範囲であることが好ましく、ｍ×λ±０．０５×λであることがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、第１の給電部１１と第２の給電部１２との距離をＸとすると、Ｘは、（ｎ−１）×λ／２±αの範囲であればよい（ｎは自然数）。αは、０．１×λが好ましく、０．０５×λがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、本実施形態において、ループ状エレメント９を励振する給電部の数は２に限定されるものではないが、前記給電部の数が２であれば、２つの給電部の間におけるアイソレーションを確実に確保できる。
【００３９】
電流結合又は電圧結合する第１の給電部と電圧結合又は電流結合する第２の給電部が同一の位置に設置される場合はループ状エレメント９を挟み互いに反対側に設置されていることも望ましい。この様にすることにより２つの給電部はより隔離されてアイソレーションを確保しやすくなる。
【００４０】
第１の給電部１１及び／又は第２の給電部１２がループ状エレメント９との間に静電容量を介して電圧結合する場合ループ状エレメント９に対向して設置される容量結合電極の中央部に給電されていることが好ましい。このようにすることで、相手の電極により励振され、電流の腹となっている定在波により励起される相手の信号を打ち消すことができる。
【００４１】
第２の給電部１２は、波長がλ／ｑ（ｑは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第２の電気信号Ｓ２の周波数は、波長がλの電波、すなわち、第１の給電部１１がループ状エレメント９を励振することにより発生する電波のｑ倍である。ｑ＝１のとき、アンテナ装置１は、同じ周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。ｑ≧２である場合、アンテナ装置１は、異なる周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。いずれの場合でも、アンテナ装置１は、複数の給電部の間（本実施形態では２つの給電部の間）におけるアイソレーションを確保し、同時に放射効率を確保できる。このように、アンテナ装置１は、一つのループ状エレメント９で複数の同じ又は異なる周波数帯を取り扱う場合においても、互いの干渉を回避できる。
【００４２】
また、アンテナ装置１ａは、第１の給電部１１と第２の給電部１２とは、異種の給電方式でループ状エレメント９に給電する。
【実施例１】
【００４３】
上述したアンテナ装置１、１ａの実施例を説明する。実施例１では、アンテナ装置１をコンピュータシミュレーションにより評価した。具体的には、コンピュータで取り扱うことのできる、アンテナ装置１００のシミュレーションモデルを作成し、コンピュータを用いて前記シミュレーションモデルを解析して、電気特性を評価した。シミュレーションモデルは、簡略化のためループ状エレメント９を平面視で正方形としたが、実際の携帯無線通信端末等において略長方形であったり、さらには正方形又は長方形等の角の部分が丸められていたりする。また、ループ状エレメント９は、携帯無線通信端末の筐体の極近傍又は前記筐体に密着して設けられるので、前記筐体の構造や誘電率に応じて電気長は実際の物理長よりも長くなることが普通である。以下の実施例においては、物理長ではなく電気長を用いて評価する。ループ状エレメント９の全周がλ長又はｍ×λ（λはアンテナ装置１００が放射する少なくとも１つの電波の波長、ｍは自然数）であり、互いの給電部間は、相互に結合しない電流定在波の節又は電圧定在波の節の位置である。
【００４４】
図２−１は、実施例１に係るアンテナ装置の外観図である。図２−２は、実施例１に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例１は、上述した実施形態１に相当する。実施例１では、次に示す仕様のアンテナ装置１００のシミュレーションモデルを作成し、作成されたシミュレーションモデルをコンピュータで解析した。評価を簡略化するため、アンテナ装置１００は、平面視を正方形とした携帯通信端末の実装基板を模した評価基板（８０ｍｍ×８０ｍｍ）１１０の周囲に、幅０．５ｍｍのループ状エレメント９を作成した。ループ状エレメント９は、全周の長さが物理長で約３２０ｍｍである。ループ状エレメント９を評価基板１１０の表面（基板面）から高さ５ｍｍの位置に設置した。
【００４５】
評価基板１１０の１辺の中央部において、評価基板１１０の導体を１０ｍｍ×３ｍｍに渡り除去して、ここにループ状エレメント９と電流結合させるための誘導結合電極１５を設置しこれを第１の給電部１１とした。さらに、第１の給電部１１から、ループ状エレメント９の全周長さの１／４（約８０ｍｍ：物理長）離れた位置に、ループ状エレメント９と電流結合させるための給電部として、第２の給電部１２を設置した。第１の給電部１１及び第２の給電部１２は、アンテナ装置１００の外部から測定すると５０Ωに合致していない。このため、図２−２に示すように第１及び第２の給電部１１の誘導結合電極１５とＧＮＤ１３との間を１．７ｐＦのコンデンサ６１で接続し、さらに第１及び第２の給電部１１の誘導結合電極１５と信号源との間に０．９ｐＦのコンデンサ６２を設け、これを介して両者を結合し整合した。
【００４６】
実施例１の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．２ｍ（周波数０．５から１．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。物理長＝電気長ならループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚとなる。
【００４７】
図２−３は、実施例１に係るアンテナ装置の電気特性図である。図２−３には、上述の方法によって得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、通過特性（実線５２ｂ）と、更に給電部１１から給電した電波の放射効率（実線５３ｃ）、及び比較のため給電部が１つの場合の放射効率（実線５３ｄ）とが示されている。アンテナとして動作している周波数は上記０．９４ＧＨｚをピークとして１０％程度の帯域幅を有していて本例の場合電気長≒物理長である事が解る。通過特性（実線５２ｂ）から、２つの給電部の間、すなわち第１の給電部１１と第２の給電部１２との間で−２０ｄＢ程度のアイソレーションが確保できていることが解る。また、第１の給電部１１からの放射効率（実線５３ｃ）も、アンテナが１つの場合（実線５３ｄ）に比べて殆ど変化がないことが解る。なお、実施例１及び後述するそれぞれの実施例におけるアイソレーション特性カーブは、後述する従来例との比較で用いたシミュレーションモデルとは異なり、評価基板１１０の形状がループ状エレメント９の外周と同程度しかない。このため、実施例１及び後述するそれぞれの実施例の帯域外の特性は、後述する従来例との比較で用いたシミュレーションモデルとは異なっている。
【実施例２】
【００４８】
図２−１、図２−２は実施例２にかかわるアンテナ装置をも示している。実施例２は、上述した実施形態１において、異なる周波数を放射する例である。実施例２に係るアンテナ装置１００（図２−１参照）は、実施例１と同一の構造であるが、図２−１に示す第２の給電部１２は高次モードで整合させる。高次モードとは、ループ状エレメント９の全周に、１波長が、第１の給電部１１から給電される電気信号により励振されて放射される電波の例えば１／３波長分の定在波が発生している状態である。このため、実施例１に係るアンテナ装置１００に対して、整合素子の定数を変更した。具体的には、図２−２に示すように、第１の給電部１１において第１の給電部の誘導結合電極１５とＧＮＤ１３との間を１．５ｐＦのコンデンサ６８で接続し、更に信号源との間に１．２ｐＦのコンデンサ６９を置いて結合し整合した。第２の給電部１２においては、図２−２に示すように、第２の給電部１２の誘導結合電極１５とＧＮＤとの間に０．４４ｐＦのコンデンサ７１、更に信号源へ１２ｎＨのインダクタ７０、を設けて結合し整合した。
【００４９】
実施例２の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．０８５７ｍ（周波数０．５から３．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚ、ループ状エレメント９の電気長Ｌを３波長３λとする信号は約２．８１ＧＨｚとなる。
【００５０】
図３は、実施例２に係るアンテナ装置の電気特性図である。図３には、こうして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、第２の給電部１２から見た反射特性（実線５１ｂ）と、通過特性（実線５２ｃ）とが示されている。第１の給電部１１は１ＧＨｚ弱、第２の給電部１２は３ＧＨｚ弱と２つの周波数に対応する。そして、図３の実線５２ｃが示すように、第１の給電部１１と第２の給電部１２との間では、少なくとも−２５ｄＢ程度以上のアイソレーションが確保できていることが判る。
【実施例３】
【００５１】
図４−１は、実施例３に係るアンテナ装置の外観図である。図４−２、図４−３は、実施例３に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例３は、上述した実施形態２に相当する。実施例３に係るアンテナ装置１０１は、簡略化のため、正方形とした携帯電話の実装基板を模した評価基板（８０ｍｍ×８０ｍｍ）１１０の周囲に、幅０．５ｍｍのループ状エレメント９（全周の長さは物理長で約３２０ｍｍ）を作成し、これを基板面から高さ５ｍｍの位置に設置した。図４−２に示すように、１辺の中央部において、評価基板１１０の導体を１０ｍｍ×３ｍｍに渡り除去し、ここに電流結合させるための誘導結合電極１５を設置し、これを第１の給電部１１とした。
【００５２】
図４−３に示すように、第１の給電部１１からループ状エレメント９の全周の１／２波長離れた位置に、同じく第２の給電部３２を設置した。第２の給電部３２は、電圧結合による給電部である。第１の給電部１１及び第２の給電部３２を外部から測定すると、５０Ωに合致していないため、第１の給電部１１の誘導結合電極１５と信号源との間を３．５ｐＦのコンデンサ６３で接続し、更に信号源とＧＮＤとの間に９ｐＦのコンデンサ６４を置いて結合した。また、図４−３に示すように、第２の給電部３２の容量結合電極３５からは伝送線１４を介しＧＮＤへ８ｎＨのインダクタ６５を接続し、信号源へ５ｐＦのコンデンサ６６を接続し、更に信号源とＧＮＤとの間に８．４ｐＦのコンデンサ６７を接続して整合した。
【００５３】
実施例３の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．２ｍ（周波数０．５から１．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚとなる。
【００５４】
図５は、実施例３に係るアンテナ装置の電気特性図である。図５には、こうして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、通過特性（実線５２ｂ）とが示される。図５の実線５２ｂに示すように、第１の給電部１１と第２の給電部３２との間では、少なくとも−１５ｄＢ程度弱のアイソレーションが確保できていることが判る。
【実施例４】
【００５５】
図６−１は、実施例４に係るアンテナ装置の外観図である。図６−２は、実施例４に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例１〜実施例３においては、すべて簡略化のためシミュレーションモデルを正方形とした。実施例４においては、図６−１に示すアンテナ装置１０２のように、より実際の携帯端末に近い場合を想定して、長方形のシミュレーションモデルで確認した。携帯端末の基板を模した平面視が長方形形状の評価基板１１１（１００ｍｍ×６０ｍｍ）の周囲に幅０．５ｍｍのループ状エレメント１０（全周の長さは物理長で約３２０ｍｍ）を作成し、これを基板面から高さ５ｍｍの位置に設置した。長方形短辺の中央部に電流結合する第１の給電部１１を、その側面の長方形長辺の中央部に、同じく電流結合する第２の給電部１２を設置してある。上述した実施例２と同様に、２つの周波数に対応させるべく、図６−２に示すように第１の給電部１１の誘導結合電極３５とＧＮＤ１３との間を１．２ｐＦのコンデンサ７２で接続し、更に信号源との間に１．５ｐＦのコンデンサ７３を置いて結合し整合した。また、図６−２に示すように、第２の給電部１２の誘導結合電極１５とＧＮＤ１３との間を０．４５ｐＦのコンデンサ７５で接続し、更に信号源との間に１１ｎＨのインダクタ７４を置いて整合した。
【００５６】
実施例４の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．０８５７ｍ（周波数０．５から３．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚ、ループ状エレメント９の電気長Ｌを３波長３λとする信号は約２．８１ＧＨｚとなる。
【００５７】
図７は、実施例４に係るアンテナ装置の電気特性図である。図７には、このようにして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、第２の給電部１２から見た反射特性（実線５１ｂ）と、通過特性（実線５２ｃ）とが示されている。実施例４は、実施例２とほぼ同等に、第１の給電部１１が１ＧＨｚ弱、第２の給電部１２が３ＧＨｚ弱と２つの周波数に対応する。図７の実線５２に示すように、第１第１の給電部１１と第２第２の給電部１２との間では、−２０ｄＢ以上のアイソレーションが確保できていることが判る。
【実施例５】
【００５８】
図８−１は、実施例５に係るアンテナ装置の外観図である。図８−２は、実施例５に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例１〜実施例４においては、第１の給電部１１と第２の給電部１２とが異なる位置に配置されていた。実施例５は、同一の位置に第１の給電部１１及び第２の給電部３２が配置されている。アンテナ装置１０３は、図８−１に示すように、携帯端末の基板を模した評価基板１１２（８０ｍｍ×８０ｍｍ）の周囲に幅０．５ｍｍのループ状エレメント９（全周で約３２０ｍｍ）を作成し、これを基板面から高さ５ｍｍの位置に設置した。図８−２に示すように、１辺の中央部において、評価基板１１２の導体を１０ｍｍ×６ｍｍに渡り除去して、ここに電流結合させるための誘導結合電極１５を設置し、これを第１の給電部１１とした。第１の給電部１１は、ループ状エレメント９と電流結合する。さらに容量結合する容量結合電極３５を、ループ状エレメント９に対して第１の給電部１１とは反対側に配置し、これに信号を給電する伝送線１４を接続し、これを第２の給電部３２とした。第２の給電部３２は、ループ状エレメント９と電圧結合する。
【００５９】
実施例５において電圧結合（容量結合）する伝送線は、次の（１）、（２）のような特徴を有する。
（１）電圧結合（容量結合）する給電部３２の容量結合電極３５は、電流結合する誘導結合電極１５とループ状エレメント９とを挟んで反対側に設置される。
（２）電圧結合（容量結合）する伝送線１４は、容量結合電極３５の略中央部で給電されている。
（１）の理由は、電圧結合する第２の給電部３２の発する電界が、電流結合する第１の給電部１１に届きにくくするためである。（２）の理由は、電流結合する第１の給電部１１が発した磁界により容量結合電極３５に励起される電流が打ち消し合うことにより、電圧結合する第２の給電部３２の伝送線１４に入って行かないようにするためである。このようにすることで、アンテナ装置１０３は、静電容量を介して結合している方の給電部、すなわち、第２の給電部３２が、ループ状エレメント９に対向して配置された容量結合する容量結合電極３５を有し、前記容量結合電極３５の中央部から給電される。
【００６０】
図８−２に示すように、整合を得るため第１の給電部１１の誘導結合電極１５とＧＮＤとの間を３．２ｐＦのコンデンサ７６で接続し、更に信号源との間に１４ｎＨのインダクタ７７を置いて結合し整合した、また、第２の給電部３２の伝送線１４からＧＮＤへ０．５ｐＦのコンデンサ７８を接続し、さらに信号源へ３５ｎＨのインダクタ７９を接続して整合した。
【００６１】
実施例５の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．２ｍ（周波数０．５から１．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答と放射効率を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚとなる。
【００６２】
図９は、実施例５に係るアンテナ装置の電気特性図である。図９には、このようにして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、第２の給電部３２から見た反射特性（実線５１ｂ）と、通過特性（実線５２ｃ）と、第１の給電部１１及び第２の給電部３２から給電したそれぞれの放射効率（実線５３ａ、実線５３ｂ）が示されている。図９の実線５２ｃに示すように、第１の給電部１１と第２の給電部３２との間では、−２３ｄＢ程度のアイソレーションが確保できていて、放射効率についても同形状の実施例１と同等の値を示し、劣化がないことが判る。
【００６３】
以上、実施例１〜実施例５に基づいてアンテナ装置１００〜１０３を説明した。いずれの場合においても１つのループ状エレメント９、１０に対し２つの給電部（第１の給電部１１及び第２の給電部１２、３２）を有し、前記２つの給電部から給電された同一のループ状エレメント９、１０において個別に定在波を形成し得る。そして、第１の給電部１１と第２の給電部１２、３２とは、電流定在波又は電圧定在波の節となる部分に互いに位置しているので、一方の給電部から励振された定在波は他方の給電部で結合することはない。なお、実施例１〜実施例５のうち、任意の２以上の実施例を組み合わせることが可能である。また、同一又は異なる周波数で実施例１〜実施例５に係る構成が成立可能であること、例えば実施例４を変形させると基板の長辺に給電部を２個設置できること等は当業者には理解されるところである。
【００６４】
（従来例との比較）
本実施形態に係るアンテナ装置と、上述した先行技術文献２に記載されたアンテナとを同一条件かつ同一周波数に合わせてモデル化し、シミュレーションにより評価した。本実施形態に係るアンテナ装置は、１００ｍｍ×５０ｍｍ×８ｍｍのＦＲ４の基板上（底面にはＧＮＤの導体あり）に、幅３ｍｍのループ状エレメントを設置した。ループ状エレメントの直径は、本実施形態に係るアンテナ装置では２７ｍｍ、従来例では４０ｍｍとした。
【００６５】
図１０−１、図１０−２は、本実施形態に係るアンテナ装置と従来例に係るアンテナとの電気特性を示す図である。図１０−１の実線５２ｅは、従来例に係るアンテナの評価結果（以下、従来例という）であり、実線５２ｆは、本実施形態に係るアンテナ装置の評価結果（以下、本例という）である。図１０−１に示すように、従来例は、アイソレーションは確保できるものの本例よりも劣る。また、従来例のアンテナとしての放射性能は、図１１−２の実線５３ｅに示すように、本例の結果（実線５３ｆ）と比較して劣っていることが判る。
【００６６】
図１１−１は、従来例に係るアンテナの最小構成を示す概観形状図である。図１１−２は、従来例にならって本例に係るアンテナ装置をモデル化した場合の最小構成を示す概観形状図である。図１１−１に示すように、従来例に係るアンテナの形状は、最小構成であってもループ状エレメント２０２の周長は最低１．５λもの長さが必要である。図１１−２に示すように、本例に係るアンテナ装置を従来例にならってモデル化すると、ループ状エレメント９の周長は、従来例よりも短くなる。次に、給電部の角度がずれた場合について比較する。
【００６７】
図１２−１は、従来例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。図１２−２〜図１２−４は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。図１３−１は、本例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。図１３−２〜図１３−４は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。携帯端末の内部においては、樹脂基板上にループ状エレメントのみを配置することは大きなスペースを必要とし、実用的ではない。このため、図１２−１、図１３−１に示すように、ループ状エレメント２０２、９は空中に設置した。実際には部分的に樹脂部品等で支える。
【００６８】
図１２−１、図１３−１に示すアンテナ装置は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．０３５ｍｍのＧＮＤの基板上に、幅１ｍｍのループ状エレメント２０２、９を基板から高さ８ｍｍの位置に設置した。ループ状エレメント２０２、９の大きさは、本実施形態、従来例いずれも使用周波数が３．５５ＧＨｚ〜３．６ＧＨｚとなるように調整された。ループ状エレメント２０２、９の直径は、従来例では４０ｍｍ、本実施形態に係るアンテナ装置では２７ｍｍとした。
【００６９】
図１２−２に示すように、従来例のアンテナのモデルにおいては、ループ状エレメント２０２に対する給電部２０３、２０４の間隔は１２０度が基準となる。このため、図１２−３、図１２−４に示すように、１２０度のモデルを中心として、±５度のモデルをそれぞれ作成した。図１３−２に示すように、本例のアンテナ装置のモデルにおいては、ループ状エレメント９に対する第１の給電部１１と第２の給電部１２との間隔は９０度が基準となる。このため、図１３−３、図１３−４に示すように、９０度のモデルを中心として、±５度のモデルをそれぞれ作成した。
【００７０】
図１４−１は、従来例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。図１４−２は、本例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。図１４−３は、従来例と本例との給電部角度ずれ時の電気特性（放射効率）を示す比較図である。図１４−１に示ように、角度が１２０度の場合、実線５２１２０に示すようにアイソレーションは安定して−１５ｄＢ程度を示している。しかし、角度を５度変化させて１１５度とした場合は線５２１１５に示すように帯域の高周波側で、また、１２５度とした場合は線５２１２５に示すように帯域の低周波側でアイソレーションが大きく劣化して−１０ｄＢを割り込んでいる。これに対し本例は、図１４−２に示すように、８５度（実線５２８５）、９０度（実線５２９０）、９５度（実線５２９５）いずれの場合においても、−１５ｄＢ以上のアイソレーションが確保されている。
【００７１】
本例の放射特性は、図１４−３の実線５３８５、実線５３９０、実線５３９５に示すように、給電部の角度を９０度から５度ずらしても、特性に殆ど差異は見られない。これに対し従来例は、図１４−３の実線５３１１５、実線５３１２０、実線５３１２５に示すように、基準となる１２０度の場合、ピークの放射効率は本例の９０度、９５度、８５度における結果に近いが、本例よりも低い。そして、従来例は、給電部間の角度が５度ずれると１ｄＢ近く放射効率が低下する。また、いずれの角度も本例の放射効率と比較して帯域幅は狭い。このように、本例は、従来例と比較して、アイソレーション及び放射効率が高くなる。また、本例は、従来例と比較して、給電部間の角度がずれた場合にも、そのずれによるアイソレーション及び放射効率の低下が小さくなる。
【符号の説明】
【００７２】
１、１ａ、１００、１０１、１０２、１０３ アンテナ装置
１１０、１１１、１１２ 評価基板
９、１０、２０２ ループ状エレメント
１１ 第１の給電部
１２、３２ 第２の給電部
１４ 伝送線
１５ 誘導結合電極
３５ 容量結合電極
２０ 電流定在波（定在波）
２１ 節
２２ 腹
４０ 電圧定在波（定在波）
４１ 節
４２ 腹
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのアンテナ素子で複数の通信システムに対応できるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）等の小型無線装置を内蔵する無線通信装置に搭載されるアンテナ装置は、搭載される通信システムの増加にともないその数量も増加したり、一つのアンテナ素子で複数の通信システムに対応したりする等の進化を遂げている。近年の無線通信装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）等の複数の通信システムに対応する必要もある。例えば、特許文献１、特許文献２には、複数の通信システムに対応することができるアンテナが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９８２４５号公報
【特許文献２】特開２００８−９２４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年は、無線通信装置の小型化の要請から、無線通信装置の内部にアンテナ素子を収納するための十分なスペースを確保することが困難になってきている。このため、無線通信装置が複数の通信システムを有する場合、通信システム毎にそれぞれアンテナ素子を設けるよりも、複数の通信システムの通信機能を１つのアンテナ素子で実現できることが好ましい。また、無線通信装置が複数の通信システムを有する場合、各通信システムに対応するアンテナ装置間の干渉がないことが必要である。
【０００５】
特に、周波数帯が同一又は周波数帯が近接した通信システムに対応した複数のアンテナ装置を同一の無線通信装置に搭載すると、一方の通信システムのアンテナ装置から放射された電波は他方の通信システムのアンテナ装置により受信されることがある。その結果、空間への電波の放射が減少することに加え、他方の通信システムを妨害するおそれもある。そこで、各アンテナ装置が互いに干渉しないように、それぞれのアンテナ装置、より具体的には複数の給電部の間でアイソレーションが得られていることが必要になる。
【０００６】
特許文献１のアンテナは、通信システム毎にアンテナ素子を設け、互いの干渉を抑えるものである。しかし、特許文献１のアンテナは、複数のアンテナ素子を用いるため、複数の通信システムの通信機能を一つのアンテナ素子で実現する場合には適用できない。特許文献２のＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）アンテナは、ループ状エレメントを用いて０．５波長の間隔で給電部が設けられている。しかし、特許文献２のＭＩＭＯアンテナは、単一ループ素子に０．５波長の間隔を設けて３個の給電部を配置している。この場合、ループ１周の長さは１．５波長となる。１周で１．５波長の長さのループ状エレメントは、共振して定在波を形成することはできない。その結果、特許文献２のＭＩＭＯアンテナは、アイソレーションの確保と放射効率の確保との両立は困難である。
【０００７】
一般的に知られている方法として略正方形のパッチアンテナにおいてその偏波を縦、横別々に独立して使用する方法もあるが１辺が０．５波長となり周長は２波長と、大変大きい。
【０００８】
本発明は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つの小型アンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための手段は、少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第１の給電部と、前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の節となる部分で、前記第１の給電部と同種の結合方式により、波長がλ／（２×ｐ−１）となる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、を含むことを特徴とするアンテナ装置である。ここで、ｍ、ｐは自然数。
【００１０】
例えば、ｍ＝ｐ＝１として、一つの周回するループ状エレメント（アンテナ素子）の全電気長を一波長とする電気信号で、第１の給電部から前記ループ状エレメントの一点に給電して前記ループ状エレメントを励振する。第１の給電部において、前記ループ状エレメントを電流励振した場合、第１の給電部及び第１の給電部から１／２波長離れた位置（すなわち、第１の給電部の反対側）で、それぞれ電流が最大（電流の定在波の腹）かつ電圧がゼロ（電圧の定在波の節）となる定在波が発生する。そして、第１の給電部から１／４波長離れた位置では、電圧が最大（電圧の定在波の腹）かつ電流がゼロ（電流の定在波の節）となる。そのため、電流励振、すなわち、第１の給電部と同種の結合方式によりループ状エレメントを励振する第２の給電部を第１の給電部から１／４波長離れたところに設けた場合、この第２の給電部は第１の給電部から励振された電流定在波の節に相当する。このため、第２の給電部は、第１の給電部から励振された電気信号によって発生する定在波と結合することはない。また、第２の給電部から励振された電気信号によって発生する定在波と第１の給電部とが結合することもない。このため、第１の給電部と第２の給電部とは互いに結合しない。給電方法が両方とも電圧励振である場合も同様である。
【００１１】
また、このアンテナ装置は、第１の給電部及び第２の給電部から電流（又は電圧）励振されることにより発生したそれぞれの定在波は、いずれもループ状エレメントで共振するため、放射効率を確保できる。その結果、このアンテナ装置は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つのアンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保し、同時に放射効率を確保できる。なお、定在波とは、波長、周期、振幅及び速さが同じである進行方向が互いに逆向きの２つの波が重なり合うことによって生じる、波形が進行せずその場に留まって振動しているように見える波である。定在波は、最大振幅をしている部分が腹、振動をしていない部分が節と呼ばれる。
【００１２】
上述した関係は、一方の給電部が励振した定在波が他方の給電部において節となっていればよい。したがって、一方の給電部における励振周波数が他方の給電部における励振周波数の奇数倍の場合にも成立する。すなわち、一方の給電部における励振周波数に対応する波長が、他方の給電部における励振周波数に対応する波長の１／奇数の場合にも成立する。例えば、ループ状エレメントの全周を１波長とする定在波Ａと、ループ状エレメントの全周を３波長とする定在波Ｂとを第１の給電部から電流結合により給電して発生させる。定在波Ａにおいて、第１の給電部から１／４波長の位置（すなわち、定在波Ｂにおいては第１の給電部から３／４波長の位置）は、定在波Ａ、定在波Ｂともに電流定在波の節となる。この位置に第２の給電部を設けるとともにループ状エレメントと電流結合させて、第２の給電部からループ状エレメントを前記定在波Ａ、定在波Ｂと同様の周波数で電流励振する。第１の給電部が励振した２つの定在波Ａ、定在波Ｂは、いずれも第２の給電部と結合することはない。同様に、第２の給電部から電流結合により給電することによって発生した定在波と第１の給電部とが結合することもない。このため、第１給電部と第２給電部とは、いずれの周波数においても独立している。このように、本手段に係るアンテナ装置は、複数の周波数の電気信号をループ状エレメントに給電した場合でも、それぞれの給電部は互いに干渉せず、アイソレーションが確保された２つのアンテナ装置として機能することができる。
【００１３】
前記手段において前記第１の給電部及び第２の給電部は一方が電流給電なら他方も電流給電、一方が電圧給電なら他方も電圧給電と必ず同種である。
【００１４】
前記給電部に電圧給電を用いる場合、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されることが好ましい。このようにすることで、他方の電極から励振され前記容量結合電極の近傍で電流の腹となっている定在波により励起される信号を打ち消すことができる。
【００１５】
上述した課題を解決するためのもう一つの手段は、少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第１の給電部と、前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の腹となる部分で、前記第１の給電部とは異種の結合方式により、波長がλ／ｑとなる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、を含むことを特徴とするアンテナ装置である。ここで、ｍ、ｑは自然数。
【００１６】
例えば、ｍ＝ｑ＝１として、一つの周回するループ状のエレメント（アンテナ素子）の全電気長を一波長とする電気信号で、第１の給電部から前記ループ状エレメントの一点に給電してこれを励振する。前記ループ状エレメントを電流励振した場合、第１の給電部及び第１の給電部から１／２波長離れた位置（すなわち、第１の反対側）で、それぞれ電流が最大（電流の定在波の腹）かつ電圧がゼロ（電圧の定在波の節）となる定在波が発生する。そして、電圧励振、すなわち、第１の給電部とは異種の結合方式でループ状エレメントを励振する第２の給電部を第１の給電部からゼロ又は１／２波長離れた位置に設けると、この第２の給電部は第１の給電部から電流励振することにより発生する電圧定在波の節に相当する。このため、第２の給電部は、第１の給電部から電流励振した信号と結合することはない。また、第２の給電部から電圧励振したことにより発生する定在波と第１の給電部とが結合することもない。このため、第１の給電部と第２の給電部とは互いに結合しない。第１の給電部の給電方式と第２の給電部の給電方式とが上記とは反対、すなわち、第１の給電部が電圧励振であり、第２の給電部が電流励振の場合も同様である。
【００１７】
また、このアンテナ装置は、第１の給電部から電流（又は電圧）励振されることにより発生した定在波と、第２の給電部から電圧（又は電流）励振されることにより発生した定在波は、それぞれいずれもループ状エレメントで共振するため、放射効率を確保できる。その結果、このアンテナ装置は、異なる通信システムの通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つのアンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保し、同時にアンテナ装置としての放射効率を確保できる。
【００１８】
なお、上述した関係は、一方の給電部が電流（電圧）励振することにより発生した電流（電圧）定在波が、他方の給電部で電圧（電流）定在波の節となっていればよい。このため、一方の給電部における励振周波数が他方の給電部における励振周波数の自然数倍の場合にも成立する。すなわち、一方の給電部における励振周波数に対応する波長が、他方の給電部における励振周波数に対応する波長の１／自然数の場合にも成立する。
【００１９】
例えば、ループ状エレメントの全周を１波長とする定在波Ａと、ループ状エレメントの全周を３波長とする定在波Ｂとを第１の給電部から電流結合により給電して発生させる。第１の給電部が設けられている位置又は定在波Ａにおいて第１の給電部から１／２波長の位置（すなわち、定在波Ｂにおいては第１の給電部から３／２波長の位置）では、定在波Ａ、定在波Ｂともに電流定在波の腹（すなわち、電圧定在波の節）となる。この位置に第２の給電部を設けるとともにループ状エレメントと電圧結合させて、第２の給電部からループ状エレメントを前記定在波Ａ、定在波Ｂと同様の周波数で電圧励振する。第１の給電部が励振した２つの定在波Ａ、定在波Ｂは、いずれも第２の給電部と結合することはない。同様に、第２の給電部から定在波Ａ又は定在波Ｂと同じ周波数の電気信号を電圧結合により給電して発生した定在波は、第１の給電部と結合することもない。このため、第１給電部と第２給電部とは、いずれの周波数においても独立している。このように、本手段に係るアンテナ装置は、複数の周波数の電気信号をループ状エレメントに給電した場合でも、それぞれの給電部は互いに干渉せず、アイソレーションが確保された２つのアンテナ装置として機能することができる。
【００２０】
前記手段において、前記第１の給電部と第２の給電部とが異種の結合方式で同一の位置に設置される際は、前記ループ状エレメントを挟み、互いに反対側に設置されることが好ましい。このようにすることで、互いに隔離されより確実にアイソレーションを確保できる。
【００２１】
前記手段において、電圧給電している方の給電部は、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されることが好ましい。このようにすることで、他方の電極から励振され前記容量結合電極の近傍で電流の腹となっている定在波により励起される信号を打ち消すことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、異なる通信システムの通信機能を１つのエレメントで実現する場合に、１つの小型アンテナ素子に対する複数の給電部間におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１−１】図１−１は、実施形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１−２】図１−２は、実施形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２−１】図２−１は、実施例１に係るアンテナ装置の外観図である。
【図２−２】図２−２は、実施例１に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図２−３】図２−３は、実施例１に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図３】図３は、実施例２に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図４−１】図４−１は、実施例３に係るアンテナ装置の外観図である。
【図４−２】図４−２は、実施例３に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図４−３】図４−３は、実施例３に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図５】図５は、実施例３に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図６−１】図６−１は、実施例４に係るアンテナ装置の外観図である。
【図６−２】図６−２は、実施例４に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図７】図７は、実施例４に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図８−１】図８−１は、実施例５に係るアンテナ装置の外観図である。
【図８−２】図８−２は、実施例５に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。
【図９】図９は、実施例５に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図１０−１】図１０−１は、本実施形態に係るアンテナ装置と従来例に係るアンテナとの電気特性を示す図である。
【図１０−２】図１０−２は、本実施形態に係るアンテナ装置と従来例に係るアンテナとの電気特性を示す図である。
【図１１−１】図１１−１は、従来例に係るアンテナの最小構成を示す概観形状図である。
【図１１−２】図１１−２は、従来例にならって本例に係るアンテナ装置をモデル化した場合の最小構成を示す概観形状図である。
【図１２−１】図１２−１は、従来例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。
【図１２−２】図１２−２は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１２−３】図１２−３は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１２−４】図１２−４は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１３−１】図１３−１は、本例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。
【図１３−２】図１３−２は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１３−３】図１３−３は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１３−４】図１３−４は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。
【図１４−１】図１４−１は、従来例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。
【図１４−２】図１４−２は、本例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。
【図１４−３】図１４−３は、従来例と本例との給電部角度ずれ時の電気特性（放射効率）を示す比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２５】
（実施形態１）
図１−１は、実施形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。アンテナ装置１は、例えば、エレメント（アンテナ素子）が携帯電話等の無線通信携帯端末に内蔵又は前記無線通信携帯端末の筐体の表面に実装される。アンテナ装置１は、アンテナ素子として、一つの周回するループ状エレメント９を有する。また、アンテナ装置１は、ループ状エレメント９に給電するための第１の給電部１１と、第２の給電部１２とを有する。本実施形態において、ループ状エレメント９は、平面視が矩形であるが、ループ状エレメント９の形状はこれに限定されるものではない。例えば、ループ状エレメント９は、平面視が円形、楕円形、多角形等であってもよい。また、平面視が多角形のループ状エレメント９とする場合、角部は曲率を有していてもよい。
【００２６】
アンテナ装置１は、少なくとも波長λの電波を放射する。ループ状エレメント９は、波長λのｍ倍（ｍは自然数）の電気長を有する。ループ状エレメント９の電気長をＬとすると、波長λは、Ｌ／ｍになる。第１の給電部１１は、ループ状エレメント９の一箇所に設けられて電流結合又は電圧結合する。そして、第１の給電部１１は、波長λの電波を放射するための第１の電気信号Ｓ１で、ループ状エレメント９を励振する。すると、ループ状エレメント９には、ｍ＝１の場合は定在波２０、４０が発生する。この定在波の波長はλである。第１の給電部１１から電流結合した場合定在波２０はループ状エレメント９の電流変化の分布であり、定在波４０はループ状エレメント９の電圧変化の分布である。以下においては、必要に応じて電流定在波２０、電圧定在波４０という。なお、定在波２０、４０は、極性を表すため、ループ状エレメント９を基準として片側のみ示してある。
【００２７】
ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電流定在波２０は節２１となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電流定在波２０は腹２２となる。また、ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電圧定在波４０は腹４２となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電圧定在波４０は節４１となる。
【００２８】
第２の給電部１２は、第１の給電部１１を腹として形成される、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波２０の節となる部分で、第１の給電部１１と同種の結合方式により、波長がλ／（２×ｐ−１）（ｐは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波が電流定在波２０である場合、第２の給電部１２は、第１の給電部１１からλ／４離れた位置に設けられる。そして、第２の給電部１２は、第１の給電部１１と同種、すなわち、第１の給電部１１が電流結合である場合は電流結合、電圧結合である場合は電圧結合し、第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。
【００２９】
このようにすることで、第１の給電部１１からの励振によって生成される電流定在波２０の節２１となっている部分に、ループ状エレメント９と電流結合する第２の給電部１２が配置される。このため、第２の給電部１２は、第１の給電部１１によって生成される電流定在波２０と結合することはない。さらに、ループ状エレメント９と電流結合又は電圧結合する第１の給電部１１及び第２の給電部１２がループ状エレメント９を励振することにより発生したそれぞれの定在波は、いずれもループ状エレメント９で共振するため、放射効率が確保される。これらの作用により、アンテナ装置１は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのループ状エレメント９で実現する場合に、１つのループ状エレメント９に対する複数の給電部の間（本実施形態では第１の給電部１１と第２の給電部１２との間）におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保できる。
【００３０】
ループ状エレメント９の電気長Ｌは、ｍ×λ±０．１×λの範囲であることが好ましく、ｍ×λ±０．０５×λであることがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、第１の給電部１１と第２の給電部１２との距離をＸとすると、Ｘは、（２×ｎ−１）×λ／４±αの範囲であればよい（ｎは自然数）。αは、０．１×λが好ましく、０．０５×λがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、本実施形態において、ループ状エレメント９を励振する給電部の数は２に限定されるものではないが、前記給電部の数が２であれば、２つの給電部の間におけるアイソレーションを確実に確保できる。
【００３１】
第１の給電部１１及び／又は第２の給電部１２がループ状エレメント９との間に静電容量を介して電圧結合する場合ループ状エレメント９に対向して設置される容量結合電極の中央部に給電されていることが好ましい。このようにすることで、相手の電極により励振され、電流の腹となっている定在波により励起される相手の信号を打ち消すことができる。
【００３２】
第２の給電部１２は、波長がλ／（２×ｐ−１）（ｐは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第２の電気信号Ｓ２の周波数は、波長がλの電波、すなわち、第１の給電部１１がループ状エレメント９を励振することにより発生する電波の２×ｐ−１倍である。ｐ＝１のとき、アンテナ装置１は、同じ周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。ｐ≧２である場合、アンテナ装置１は、異なる周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。いずれの場合でも、アンテナ装置１は、複数の給電部の間（本実施形態では２つの給電部の間）におけるアイソレーションを確保し、同時に放射効率を確保できる。このように、アンテナ装置１は、一つのループ状エレメント９で複数の同じ又は異なる周波数帯を取り扱う場合においても、互いの干渉を回避できる。
【００３３】
（実施形態２）
図１−２は、実施形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。実施形態２は、実施形態１と同様であるが、第２の給電部は、第１の給電部を腹として形成される、第１の電気信号に基づく定在波の腹となる部分で、第１の給電部とは異種の結合方式により、波長がλ／ｑ（ｑは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号でループ状エレメントを励振する点が異なる。実施形態２の他の構成は実施形態１と同様である。
【００３４】
アンテナ装置１ａは、少なくとも波長λの電波を放射する。ループ状エレメント９は、波長λのｍ倍（ｍは自然数）の電気長を有する。ループ状エレメント９の電気長をＬとすると、波長λは、Ｌ／ｍになる。第１の給電部１１は、ループ状エレメント９の一箇所に設けられて電流結合又は電圧結合する。そして、第１の給電部１１は、波長λの電波を放射するための第１の電気信号Ｓ１で、ループ状エレメント９を励振する。すると、ループ状エレメント９には、ｍ＝１の場合は定在波２０、４０が発生する。この定在波の波長はλである。第１の給電部１１から電流結合した場合定在波２０はループ状エレメント９の電流変化の分布であり、定在波４０はループ状エレメント９の電圧変化の分布である。なお、定在波２０、４０は、極性を表すため、ループ状エレメント９を基準として片側のみ示してある。
【００３５】
ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電流定在波２０は節２１となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電流定在波２０は腹２２となる。また、ループ状エレメント９の第１の給電部１１からλ／４離れた位置においては、電圧定在波４０は腹４２となる。ループ状エレメント９の第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）においては、電圧定在波４０は節４１となる。
【００３６】
第２の給電部１２は、第１の給電部１１を腹として形成される、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波２０の腹となる部分で、第１の給電部１１と異種の結合方式により、波長がλ／ｑ（ｑは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第１の電気信号Ｓ１に基づく定在波が電流定在波２０である場合、第２の給電部１２は、第１の給電部１１及び第１の給電部１１からλ／２離れた位置（すなわち、ｍ＝１の場合は第１の給電部１１の反対側）に設けられる。そして、第２の給電部１２は、第１の給電部１１と異種、すなわち、第１の給電部１１が電流結合である場合は電圧結合、電圧結合である場合は電流結合し、第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。
【００３７】
このようにすることで、第１の給電部１１からの励振によって生成される電流定在波２０の腹２２となっている部分、すなわち電圧定在波４０の節４１に、ループ状エレメント９と電圧結合する第２の給電部１２が配置される。このため、第２の給電部１２は、第１の給電部１１によって生成される電流定在波２０と結合することはない。すなわち、第１の給電部１１からの励振によって生成される電圧定在波４０の節４１となっている部分に、ループ状エレメント９と電圧結合する第２の給電部１２を配置した場合も、第２の給電部１２は、第１の給電部１１によって生成される電圧定在波４０と結合することはない。さらに、ループ状エレメント９と電流結合又は電圧結合する第１の給電部１１及び第２の給電部１２がループ状エレメント９を励振することにより発生したそれぞれの定在波は、いずれもループ状エレメント９で共振するため、放射効率が確保される。これらの作用により、アンテナ装置１は、異なる通信システムや異なる信号系統の通信機能を１つのループ状エレメント９で実現する場合に、１つのループ状エレメント９に対する複数の給電部の間（本実施形態では第１の給電部１１と第２の給電部１２との間）におけるアイソレーションを確保しつつ、放射効率を確保できる。
【００３８】
ループ状エレメント９の電気長Ｌは、ｍ×λ±０．１×λの範囲であることが好ましく、ｍ×λ±０．０５×λであることがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、第１の給電部１１と第２の給電部１２との距離をＸとすると、Ｘは、（ｎ−１）×λ／２±αの範囲であればよい（ｎは自然数）。αは、０．１×λが好ましく、０．０５×λがより好ましい。この範囲であれば、複数の給電部の間におけるアイソレーション及び放射効率を確実に確保できる。また、本実施形態において、ループ状エレメント９を励振する給電部の数は２に限定されるものではないが、前記給電部の数が２であれば、２つの給電部の間におけるアイソレーションを確実に確保できる。
【００３９】
電流結合又は電圧結合する第１の給電部と電圧結合又は電流結合する第２の給電部が同一の位置に設置される場合はループ状エレメント９を挟み互いに反対側に設置されていることも望ましい。この様にすることにより２つの給電部はより隔離されてアイソレーションを確保しやすくなる。
【００４０】
第１の給電部１１及び／又は第２の給電部１２がループ状エレメント９との間に静電容量を介して電圧結合する場合ループ状エレメント９に対向して設置される容量結合電極の中央部に給電されていることが好ましい。このようにすることで、相手の電極により励振され、電流の腹となっている定在波により励起される相手の信号を打ち消すことができる。
【００４１】
第２の給電部１２は、波長がλ／ｑ（ｑは自然数）となる電波を放射するための第２の電気信号Ｓ２でループ状エレメント９を励振する。すなわち、第２の電気信号Ｓ２の周波数は、波長がλの電波、すなわち、第１の給電部１１がループ状エレメント９を励振することにより発生する電波のｑ倍である。ｑ＝１のとき、アンテナ装置１は、同じ周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。ｑ≧２である場合、アンテナ装置１は、異なる周波数（帯）の複数（本実施形態では２つ）の電波を放射する。いずれの場合でも、アンテナ装置１は、複数の給電部の間（本実施形態では２つの給電部の間）におけるアイソレーションを確保し、同時に放射効率を確保できる。このように、アンテナ装置１は、一つのループ状エレメント９で複数の同じ又は異なる周波数帯を取り扱う場合においても、互いの干渉を回避できる。
【００４２】
また、アンテナ装置１ａは、第１の給電部１１と第２の給電部１２とは、異種の給電方式でループ状エレメント９に給電する。
【実施例１】
【００４３】
上述したアンテナ装置１、１ａの実施例を説明する。実施例１では、アンテナ装置１をコンピュータシミュレーションにより評価した。具体的には、コンピュータで取り扱うことのできる、アンテナ装置１００のシミュレーションモデルを作成し、コンピュータを用いて前記シミュレーションモデルを解析して、電気特性を評価した。シミュレーションモデルは、簡略化のためループ状エレメント９を平面視で正方形としたが、実際の携帯無線通信端末等において略長方形であったり、さらには正方形又は長方形等の角の部分が丸められていたりする。また、ループ状エレメント９は、携帯無線通信端末の筐体の極近傍又は前記筐体に密着して設けられるので、前記筐体の構造や誘電率に応じて電気長は実際の物理長よりも長くなることが普通である。以下の実施例においては、物理長ではなく電気長を用いて評価する。ループ状エレメント９の全周がλ長又はｍ×λ（λはアンテナ装置１００が放射する少なくとも１つの電波の波長、ｍは自然数）であり、互いの給電部間は、相互に結合しない電流定在波の節又は電圧定在波の節の位置である。
【００４４】
図２−１は、実施例１に係るアンテナ装置の外観図である。図２−２は、実施例１に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例１は、上述した実施形態１に相当する。実施例１では、次に示す仕様のアンテナ装置１００のシミュレーションモデルを作成し、作成されたシミュレーションモデルをコンピュータで解析した。評価を簡略化するため、アンテナ装置１００は、平面視を正方形とした携帯通信端末の実装基板を模した評価基板（８０ｍｍ×８０ｍｍ）１１０の周囲に、幅０．５ｍｍのループ状エレメント９を作成した。ループ状エレメント９は、全周の長さが物理長で約３２０ｍｍである。ループ状エレメント９を評価基板１１０の表面（基板面）から高さ５ｍｍの位置に設置した。
【００４５】
評価基板１１０の１辺の中央部において、評価基板１１０の導体を１０ｍｍ×３ｍｍに渡り除去して、ここにループ状エレメント９と電流結合させるための誘導結合電極１５を設置しこれを第１の給電部１１とした。さらに、第１の給電部１１から、ループ状エレメント９の全周長さの１／４（約８０ｍｍ：物理長）離れた位置に、ループ状エレメント９と電流結合させるための給電部として、第２の給電部１２を設置した。第１の給電部１１及び第２の給電部１２は、アンテナ装置１００の外部から測定すると５０Ωに合致していない。このため、図２−２に示すように第１及び第２の給電部１１の誘導結合電極１５とＧＮＤ１３との間を１．７ｐＦのコンデンサ６１で接続し、さらに第１及び第２の給電部１１の誘導結合電極１５と信号源との間に０．９ｐＦのコンデンサ６２を設け、これを介して両者を結合し整合した。
【００４６】
実施例１の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．２ｍ（周波数０．５から１．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。物理長＝電気長ならループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚとなる。
【００４７】
図２−３は、実施例１に係るアンテナ装置の電気特性図である。図２−３には、上述の方法によって得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、通過特性（実線５２ｂ）と、更に給電部１１から給電した電波の放射効率（実線５３ｃ）、及び比較のため給電部が１つの場合の放射効率（実線５３ｄ）とが示されている。アンテナとして動作している周波数は上記０．９４ＧＨｚをピークとして１０％程度の帯域幅を有していて本例の場合電気長≒物理長である事が解る。通過特性（実線５２ｂ）から、２つの給電部の間、すなわち第１の給電部１１と第２の給電部１２との間で−２０ｄＢ程度のアイソレーションが確保できていることが解る。また、第１の給電部１１からの放射効率（実線５３ｃ）も、アンテナが１つの場合（実線５３ｄ）に比べて殆ど変化がないことが解る。なお、実施例１及び後述するそれぞれの実施例におけるアイソレーション特性カーブは、後述する従来例との比較で用いたシミュレーションモデルとは異なり、評価基板１１０の形状がループ状エレメント９の外周と同程度しかない。このため、実施例１及び後述するそれぞれの実施例の帯域外の特性は、後述する従来例との比較で用いたシミュレーションモデルとは異なっている。
【実施例２】
【００４８】
図２−１、図２−２は実施例２にかかわるアンテナ装置をも示している。実施例２は、上述した実施形態１において、異なる周波数を放射する例である。実施例２に係るアンテナ装置１００（図２−１参照）は、実施例１と同一の構造であるが、図２−１に示す第２の給電部１２は高次モードで整合させる。高次モードとは、ループ状エレメント９の全周に、１波長が、第１の給電部１１から給電される電気信号により励振されて放射される電波の例えば１／３波長分の定在波が発生している状態である。このため、実施例１に係るアンテナ装置１００に対して、整合素子の定数を変更した。具体的には、図２−２に示すように、第１の給電部１１において第１の給電部の誘導結合電極１５とＧＮＤ１３との間を１．５ｐＦのコンデンサ６８で接続し、更に信号源との間に１．２ｐＦのコンデンサ６９を置いて結合し整合した。第２の給電部１２においては、図２−２に示すように、第２の給電部１２の誘導結合電極１５とＧＮＤとの間に０．４４ｐＦのコンデンサ７１、更に信号源へ１２ｎＨのインダクタ７０、を設けて結合し整合した。
【００４９】
実施例２の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．０８５７ｍ（周波数０．５から３．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚ、ループ状エレメント９の電気長Ｌを３波長３λとする信号は約２．８１ＧＨｚとなる。
【００５０】
図３は、実施例２に係るアンテナ装置の電気特性図である。図３には、こうして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、第２の給電部１２から見た反射特性（実線５１ｂ）と、通過特性（実線５２ｃ）とが示されている。第１の給電部１１は１ＧＨｚ弱、第２の給電部１２は３ＧＨｚ弱と２つの周波数に対応する。そして、図３の実線５２ｃが示すように、第１の給電部１１と第２の給電部１２との間では、少なくとも−２５ｄＢ程度以上のアイソレーションが確保できていることが判る。
【実施例３】
【００５１】
図４−１は、実施例３に係るアンテナ装置の外観図である。図４−２、図４−３は、実施例３に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例３は、上述した実施形態２に相当する。実施例３に係るアンテナ装置１０１は、簡略化のため、正方形とした携帯電話の実装基板を模した評価基板（８０ｍｍ×８０ｍｍ）１１０の周囲に、幅０．５ｍｍのループ状エレメント９（全周の長さは物理長で約３２０ｍｍ）を作成し、これを基板面から高さ５ｍｍの位置に設置した。図４−２に示すように、１辺の中央部において、評価基板１１０の導体を１０ｍｍ×３ｍｍに渡り除去し、ここに電流結合させるための誘導結合電極１５を設置し、これを第１の給電部１１とした。
【００５２】
図４−３に示すように、第１の給電部１１からループ状エレメント９の全周の１／２波長離れた位置に、同じく第２の給電部３２を設置した。第２の給電部３２は、電圧結合による給電部である。第１の給電部１１及び第２の給電部３２を外部から測定すると、５０Ωに合致していないため、第１の給電部１１の誘導結合電極１５と信号源との間を３．５ｐＦのコンデンサ６３で接続し、更に信号源とＧＮＤとの間に９ｐＦのコンデンサ６４を置いて結合した。また、図４−３に示すように、第２の給電部３２の容量結合電極３５からは伝送線１４を介しＧＮＤへ８ｎＨのインダクタ６５を接続し、信号源へ５ｐＦのコンデンサ６６を接続し、更に信号源とＧＮＤとの間に８．４ｐＦのコンデンサ６７を接続して整合した。
【００５３】
実施例３の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．２ｍ（周波数０．５から１．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚとなる。
【００５４】
図５は、実施例３に係るアンテナ装置の電気特性図である。図５には、こうして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、通過特性（実線５２ｂ）とが示される。図５の実線５２ｂに示すように、第１の給電部１１と第２の給電部３２との間では、少なくとも−１５ｄＢ程度弱のアイソレーションが確保できていることが判る。
【実施例４】
【００５５】
図６−１は、実施例４に係るアンテナ装置の外観図である。図６−２は、実施例４に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例１〜実施例３においては、すべて簡略化のためシミュレーションモデルを正方形とした。実施例４においては、図６−１に示すアンテナ装置１０２のように、より実際の携帯端末に近い場合を想定して、長方形のシミュレーションモデルで確認した。携帯端末の基板を模した平面視が長方形形状の評価基板１１１（１００ｍｍ×６０ｍｍ）の周囲に幅０．５ｍｍのループ状エレメント１０（全周の長さは物理長で約３２０ｍｍ）を作成し、これを基板面から高さ５ｍｍの位置に設置した。長方形短辺の中央部に電流結合する第１の給電部１１を、その側面の長方形長辺の中央部に、同じく電流結合する第２の給電部１２を設置してある。上述した実施例２と同様に、２つの周波数に対応させるべく、図６−２に示すように第１の給電部１１の誘導結合電極３５とＧＮＤ１３との間を１．２ｐＦのコンデンサ７２で接続し、更に信号源との間に１．５ｐＦのコンデンサ７３を置いて結合し整合した。また、図６−２に示すように、第２の給電部１２の誘導結合電極１５とＧＮＤ１３との間を０．４５ｐＦのコンデンサ７５で接続し、更に信号源との間に１１ｎＨのインダクタ７４を置いて整合した。
【００５６】
実施例４の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．０８５７ｍ（周波数０．５から３．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚ、ループ状エレメント９の電気長Ｌを３波長３λとする信号は約２．８１ＧＨｚとなる。
【００５７】
図７は、実施例４に係るアンテナ装置の電気特性図である。図７には、このようにして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、第２の給電部１２から見た反射特性（実線５１ｂ）と、通過特性（実線５２ｃ）とが示されている。実施例４は、実施例２とほぼ同等に、第１の給電部１１が１ＧＨｚ弱、第２の給電部１２が３ＧＨｚ弱と２つの周波数に対応する。図７の実線５２に示すように、第１第１の給電部１１と第２第２の給電部１２との間では、−２０ｄＢ以上のアイソレーションが確保できていることが判る。
【実施例５】
【００５８】
図８−１は、実施例５に係るアンテナ装置の外観図である。図８−２は、実施例５に係るアンテナ装置の詳細を示す図である。実施例１〜実施例４においては、第１の給電部１１と第２の給電部１２とが異なる位置に配置されていた。実施例５は、同一の位置に第１の給電部１１及び第２の給電部３２が配置されている。アンテナ装置１０３は、図８−１に示すように、携帯端末の基板を模した評価基板１１２（８０ｍｍ×８０ｍｍ）の周囲に幅０．５ｍｍのループ状エレメント９（全周で約３２０ｍｍ）を作成し、これを基板面から高さ５ｍｍの位置に設置した。図８−２に示すように、１辺の中央部において、評価基板１１２の導体を１０ｍｍ×６ｍｍに渡り除去して、ここに電流結合させるための誘導結合電極１５を設置し、これを第１の給電部１１とした。第１の給電部１１は、ループ状エレメント９と電流結合する。さらに容量結合する容量結合電極３５を、ループ状エレメント９に対して第１の給電部１１とは反対側に配置し、これに信号を給電する伝送線１４を接続し、これを第２の給電部３２とした。第２の給電部３２は、ループ状エレメント９と電圧結合する。
【００５９】
実施例５において電圧結合（容量結合）する伝送線は、次の（１）、（２）のような特徴を有する。
（１）電圧結合（容量結合）する給電部３２の容量結合電極３５は、電流結合する誘導結合電極１５とループ状エレメント９とを挟んで反対側に設置される。
（２）電圧結合（容量結合）する伝送線１４は、容量結合電極３５の略中央部で給電されている。
（１）の理由は、電圧結合する第２の給電部３２の発する電界が、電流結合する第１の給電部１１に届きにくくするためである。（２）の理由は、電流結合する第１の給電部１１が発した磁界により容量結合電極３５に励起される電流が打ち消し合うことにより、電圧結合する第２の給電部３２の伝送線１４に入って行かないようにするためである。このようにすることで、アンテナ装置１０３は、静電容量を介して結合している方の給電部、すなわち、第２の給電部３２が、ループ状エレメント９に対向して配置された容量結合する容量結合電極３５を有し、前記容量結合電極３５の中央部から給電される。
【００６０】
図８−２に示すように、整合を得るため第１の給電部１１の誘導結合電極１５とＧＮＤとの間を３．２ｐＦのコンデンサ７６で接続し、更に信号源との間に１４ｎＨのインダクタ７７を置いて結合し整合した、また、第２の給電部３２の伝送線１４からＧＮＤへ０．５ｐＦのコンデンサ７８を接続し、さらに信号源へ３５ｎＨのインダクタ７９を接続して整合した。
【００６１】
実施例５の評価条件を次に示す。第１の給電部、及び第２の給電部からループ状エレメント９に波長０．６から０．２ｍ（周波数０．５から１．５ＧＨｚ）の掃引信号を与えて、それぞれの給電部の反射、及び通過応答と放射効率を測定した。ループ状エレメント９の物理長は約３２０ｍｍで、電気長もこれに近いと想定される。ループ状エレメント９の電気長Ｌを１波長λとする信号は約０．９４ＧＨｚとなる。
【００６２】
図９は、実施例５に係るアンテナ装置の電気特性図である。図９には、このようにして得られた第１の給電部１１から見た反射特性（実線５１ａ）と、第２の給電部３２から見た反射特性（実線５１ｂ）と、通過特性（実線５２ｃ）と、第１の給電部１１及び第２の給電部３２から給電したそれぞれの放射効率（実線５３ａ、実線５３ｂ）が示されている。図９の実線５２ｃに示すように、第１の給電部１１と第２の給電部３２との間では、−２３ｄＢ程度のアイソレーションが確保できていて、放射効率についても同形状の実施例１と同等の値を示し、劣化がないことが判る。
【００６３】
以上、実施例１〜実施例５に基づいてアンテナ装置１００〜１０３を説明した。いずれの場合においても１つのループ状エレメント９、１０に対し２つの給電部（第１の給電部１１及び第２の給電部１２、３２）を有し、前記２つの給電部から給電された同一のループ状エレメント９、１０において個別に定在波を形成し得る。そして、第１の給電部１１と第２の給電部１２、３２とは、電流定在波又は電圧定在波の節となる部分に互いに位置しているので、一方の給電部から励振された定在波は他方の給電部で結合することはない。なお、実施例１〜実施例５のうち、任意の２以上の実施例を組み合わせることが可能である。また、同一又は異なる周波数で実施例１〜実施例５に係る構成が成立可能であること、例えば実施例４を変形させると基板の長辺に給電部を２個設置できること等は当業者には理解されるところである。
【００６４】
（従来例との比較）
本実施形態に係るアンテナ装置と、上述した先行技術文献２に記載されたアンテナとを同一条件かつ同一周波数に合わせてモデル化し、シミュレーションにより評価した。本実施形態に係るアンテナ装置は、１００ｍｍ×５０ｍｍ×８ｍｍのＦＲ４の基板上（底面にはＧＮＤの導体あり）に、幅３ｍｍのループ状エレメントを設置した。ループ状エレメントの直径は、本実施形態に係るアンテナ装置では２７ｍｍ、従来例では４０ｍｍとした。
【００６５】
図１０−１、図１０−２は、本実施形態に係るアンテナ装置と従来例に係るアンテナとの電気特性を示す図である。図１０−１の実線５２ｅは、従来例に係るアンテナの評価結果（以下、従来例という）であり、実線５２ｆは、本実施形態に係るアンテナ装置の評価結果（以下、本例という）である。図１０−１に示すように、従来例は、アイソレーションは確保できるものの本例よりも劣る。また、従来例のアンテナとしての放射性能は、図１１−２の実線５３ｅに示すように、本例の結果（実線５３ｆ）と比較して劣っていることが判る。
【００６６】
図１１−１は、従来例に係るアンテナの最小構成を示す概観形状図である。図１１−２は、従来例にならって本例に係るアンテナ装置をモデル化した場合の最小構成を示す概観形状図である。図１１−１に示すように、従来例に係るアンテナの形状は、最小構成であってもループ状エレメント２０２の周長は最低１．５λもの長さが必要である。図１１−２に示すように、本例に係るアンテナ装置を従来例にならってモデル化すると、ループ状エレメント９の周長は、従来例よりも短くなる。次に、給電部の角度がずれた場合について比較する。
【００６７】
図１２−１は、従来例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。図１２−２〜図１２−４は、従来例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。図１３−１は、本例のループ状エレメントの配置例を示す斜視図である。図１３−２〜図１３−４は、本例の給電部角度ずれ検討モデルを示す概観形状図である。携帯端末の内部においては、樹脂基板上にループ状エレメントのみを配置することは大きなスペースを必要とし、実用的ではない。このため、図１２−１、図１３−１に示すように、ループ状エレメント２０２、９は空中に設置した。実際には部分的に樹脂部品等で支える。
【００６８】
図１２−１、図１３−１に示すアンテナ装置は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．０３５ｍｍのＧＮＤの基板上に、幅１ｍｍのループ状エレメント２０２、９を基板から高さ８ｍｍの位置に設置した。ループ状エレメント２０２、９の大きさは、本実施形態、従来例いずれも使用周波数が３．５５ＧＨｚ〜３．６ＧＨｚとなるように調整された。ループ状エレメント２０２、９の直径は、従来例では４０ｍｍ、本実施形態に係るアンテナ装置では２７ｍｍとした。
【００６９】
図１２−２に示すように、従来例のアンテナのモデルにおいては、ループ状エレメント２０２に対する給電部２０３、２０４の間隔は１２０度が基準となる。このため、図１２−３、図１２−４に示すように、１２０度のモデルを中心として、±５度のモデルをそれぞれ作成した。図１３−２に示すように、本例のアンテナ装置のモデルにおいては、ループ状エレメント９に対する第１の給電部１１と第２の給電部１２との間隔は９０度が基準となる。このため、図１３−３、図１３−４に示すように、９０度のモデルを中心として、±５度のモデルをそれぞれ作成した。
【００７０】
図１４−１は、従来例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。図１４−２は、本例の給電部角度ずれ時の電気特性（アイソレーション）を示す比較図である。図１４−３は、従来例と本例との給電部角度ずれ時の電気特性（放射効率）を示す比較図である。図１４−１に示ように、角度が１２０度の場合、実線５２１２０に示すようにアイソレーションは安定して−１５ｄＢ程度を示している。しかし、角度を５度変化させて１１５度とした場合は線５２１１５に示すように帯域の高周波側で、また、１２５度とした場合は線５２１２５に示すように帯域の低周波側でアイソレーションが大きく劣化して−１０ｄＢを割り込んでいる。これに対し本例は、図１４−２に示すように、８５度（実線５２８５）、９０度（実線５２９０）、９５度（実線５２９５）いずれの場合においても、−１５ｄＢ以上のアイソレーションが確保されている。
【００７１】
本例の放射特性は、図１４−３の実線５３８５、実線５３９０、実線５３９５に示すように、給電部の角度を９０度から５度ずらしても、特性に殆ど差異は見られない。これに対し従来例は、図１４−３の実線５３１１５、実線５３１２０、実線５３１２５に示すように、基準となる１２０度の場合、ピークの放射効率は本例の９０度、９５度、８５度における結果に近いが、本例よりも低い。そして、従来例は、給電部間の角度が５度ずれると１ｄＢ近く放射効率が低下する。また、いずれの角度も本例の放射効率と比較して帯域幅は狭い。このように、本例は、従来例と比較して、アイソレーション及び放射効率が高くなる。また、本例は、従来例と比較して、給電部間の角度がずれた場合にも、そのずれによるアイソレーション及び放射効率の低下が小さくなる。
【符号の説明】
【００７２】
１、１ａ、１００、１０１、１０２、１０３ アンテナ装置
１１０、１１１、１１２ 評価基板
９、１０、２０２ ループ状エレメント
１１ 第１の給電部
１２、３２ 第２の給電部
１４ 伝送線
１５ 誘導結合電極
３５ 容量結合電極
２０ 電流定在波（定在波）
２１ 節
２２ 腹
４０ 電圧定在波（定在波）
４１ 節
４２ 腹
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、
前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを電圧又は電流結合することにより励振する第１の給電部と、
前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の節となる部分で、前記第１の給電部と同種の結合方式により、波長がλ／（２×ｐ−１）となる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、
を含むことを特徴とするアンテナ装置。
ここで、ｍ、ｐは自然数。
【請求項２】
前記第１の給電部及び前記第２の給電部の電圧結合する給電部は、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、
前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを電圧又は電流結合することにより励振する第１の給電部と、
前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の腹となる部分で、前記第１の給電部とは異種の結合方式により、波長がλ／ｑとなる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、
を含むことを特徴とするアンテナ装置。
ここで、ｍ、ｑは自然数。
【請求項４】
前記第１の給電部と第２の給電部とを構成する電極は、前記ループ状エレメントを挟み、互いに反対側に設置されている請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかで、電圧結合する給電部は、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されている請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項１】
少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、
前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを電圧又は電流結合することにより励振する第１の給電部と、
前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の節となる部分で、前記第１の給電部と同種の結合方式により、波長がλ／（２×ｐ−１）となる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、
を含むことを特徴とするアンテナ装置。
ここで、ｍ、ｐは自然数。
【請求項２】
前記第１の給電部及び前記第２の給電部の電圧結合する給電部は、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
少なくとも波長λの電波を放射する、ｍ×λの電気長を有するループ状エレメントと、
前記電波を放射するための第１の電気信号で前記ループ状エレメントを電圧又は電流結合することにより励振する第１の給電部と、
前記第１の給電部を腹として形成される、前記第１の電気信号に基づく定在波の腹となる部分で、前記第１の給電部とは異種の結合方式により、波長がλ／ｑとなる電波を放射するための第２の電気信号で前記ループ状エレメントを励振する第２の給電部と、
を含むことを特徴とするアンテナ装置。
ここで、ｍ、ｑは自然数。
【請求項４】
前記第１の給電部と第２の給電部とを構成する電極は、前記ループ状エレメントを挟み、互いに反対側に設置されている請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかで、電圧結合する給電部は、前記ループ状エレメントに対向して配置された容量結合電極を有し、前記容量結合電極の中央部から給電されている請求項３に記載のアンテナ装置。
【図１−１】
【図１−２】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１１−１】
【図１１−２】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１２−３】
【図１２−４】
【図１３−１】
【図１３−２】
【図１３−３】
【図１３−４】
【図１４−１】
【図１４−２】
【図１４−３】
【図１−２】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１１−１】
【図１１−２】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１２−３】
【図１２−４】
【図１３−１】
【図１３−２】
【図１３−３】
【図１３−４】
【図１４−１】
【図１４−２】
【図１４−３】
【公開番号】特開２０１２−１８２５８４（Ｐ２０１２−１８２５８４Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３０２９（Ｐ２０１１−４３０２９）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
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