アンテナ装置

【課題】共振周波数を高精度に調整することができるアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】
アンテナ装置１０は、少なくとも１つの誘電体基板２と、誘電体基板２に設けられた導体板３と、導体板３に形成された少なくとも１つのスロット４と、誘電体基板２の前記スロットが形成される面と異なる面に、スロット４を跨ぐようにして形成された少なくとも１つのスタブ５と、一端が導体板３のスロット４近傍に接続され、他端がスタブ５に接続された少なくとも１つのビア６と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振周波数を高精度に調整できるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘電体基板上に配置するスロットアンテナの長さは、通常、使用周波数の１／４波長の長さが必要となっている。ここで、使用周波数が、例えば、８００ＭＨｚ程度の場合、スロットアンテナの長さは約９０ｍｍとなり、実装スペースの制約が大きい携帯無線端末などに適用するのは困難となる。
【０００３】
そこで、アンテナ装置を小型化する一つの手法として、スロット端にコンデンサを形成する方法が存在する。例えば、誘電体基板上に略Ｌ字状のスロットを配置し、スロット端にコンデサを形成したアンテナ装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２２１５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のスロット端にコンデンサを形成するアンテナ装置においては、小さなキャパシタンスでアンテナ装置の共振周波数を大きくシフトさせることが出来るが、一方では、装荷するわずかなキャパシタンスの誤差によってアンテナ装置の共振周波数が大きく変動してしまう可能性がある。例えば、量産時における誘電体基板の厚さのばらつきや、比誘電率のばらつきによりアンテナ装置の共振周波数がずれるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、共振周波数を高精度に調整することができるアンテナ装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、少なくとも１つの誘電体基板と、該誘電体基板に設けられた導体板と、該導体板に形成された少なくとも１つのスロットと、前記誘電体基板前記スロットが形成される面と異なる面に、前記スロットを跨ぐようにして形成された少なくとも１つのスタブと、一端が前記導体板のスロット近傍に接続され、他端が前記スタブに接続された少なくとも１つのビアと、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振周波数を高精度に調整することができるアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の導体板のスロット開放端に配置されたスタブを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のインピーダンス特性の計算例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の導体板のスロット開放端に配置されたスタブを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の導体板のスロットに夫々配置された複数のスタブを示す斜視図であり、上方から見た図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の導体板のスロットに夫々配置された複数のスタブを示す斜視図であり、下方から見た図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置のインピーダンス特性の計算例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す平面図である。
【図１２】スロットに２つのスタブが設けられている構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す平面図である。
【図１４】Ｌ字状のスロットが設けられた構成を示す平面図である。
【図１５】２つのスタブをスロットに配置した構成を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態８に係るアンテナ装置８０の概略的な構成を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態８に係るアンテナ装置を裏側から見た平面図である。
【図１８】スタブがスロットの中央でない位置に設けられた構成を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態９に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態９に係るアンテナ装置を裏側から見た平面図である。
【図２１】無給電素子であるスロットにスタブを設けた構成を示す平面図である。
【図２２】本発明の実施の形態１０に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態１０に係るアンテナ装置を裏側から見た平面図である。
【図２４】第１及び第２のアンテナのスロットの向きを直交させた構成を示す平面図である。
【図２５】本発明の実施の形態１１に係るアンテナ装置を裏側から見た斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態１２に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態１２に係るアンテナ装置を裏側から見た平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態１２に係るアンテナ装置がＰＣに実装された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の導体板のスロット開放端に配置されたスタブを示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す断面図である。
【００１１】
本実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、誘電体からなる板状の誘電体基板２と、誘電体基板２の一方の面２ａ側（例えば、上面側）に設けられた導体板３と、導体板３に略Ｌ字状に形成され、そのＬ字状の一端が導体板３の端辺で開放端４ａを成すスロット４と、誘電体基板２の他方の面２ｂ側（例えば、下面側）に、開放端４ａを跨ぐようにして形成されたスタブ５と、一端が導体板３のスロット４の開放端４ａ近傍に接続され、他端がスタブ５に接続されたビア６と、を備えている。
【００１２】
同軸ケーブル（給電ケーブル）７の外部導体（第１導体）および内部導体（第２導体）は、夫々、スロット４を跨ぐようにして、スロット４の両側の導体板３に接続されている。また、同軸ケーブル７は、無線回路８に接続されており、無線回路８は、同軸ケーブル７を介してスロット４に対して給電を行う。
【００１３】
スタブ５は、細長い板状部材であり、スタブ５の長さ（スタブ長）Ｌは、使用周波数に対応する波長をλとした場合、Ｌ＜λ／４となるように設定されている。また、スタブ５の幅（スタブ幅）は、スタブ長Ｌと比較して充分小さくなっている。スタブ５の一端は、ビア６を介して導体板３のスロット４の開放端４ａ近傍に接続されており、他端は開放された開放端５ａとなっている。
【００１４】
上述のように構成されたアンテナ装置１０において、スロット４の開放端４ａに配置したスタブ５のスタブ長Ｌは、Ｌ＜λ／４になるように設定されている。この場合、スロット４の開放端４ａにキャパシタンスを装荷したのと等価になり、アンテナ装置１０の共振周波数が低域側にシフトする。このとき、スタブ５により生成されるキャパシタンスの値は、主として、スタブ長Ｌによって決定され、誘電体基板２の厚さや、誘電体基板２を構成する誘電体の比誘電率による影響をあまり受けない。
【００１５】
図３は、本実施の形態１に係るアンテナ装置のインピーダンス特性の計算例を示す図である。先端開放型スタブ５のスタブ長Ｌを変化させると、図３に示すようにアンテナ装置１０のインピーダンス特性は変化する。
このように、スタブ長Ｌを変化させて、スロット４の開放端４ａに装荷するキャパシタンスを制御することで、スロット４の寸法を変えることなくアンテナ装置１０の共振周波数を高精度に調整することが可能となる。即ち、より小さいスロット４の寸法で所望のアンテナ装置１０の共振周波数を得ることが可能となる。なお、本実施の形態１において、単一の誘電体基板２により構成されているが、これに限らず、複数の誘電体基板２を積層した多層基板構成であってもよい。
【００１６】
以上、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、スタブ５のスタブ長Ｌを調整してアンテナ装置１０に装荷するキャパシタンスを制御する構造を有している。従って、誘電体基板２の厚さや誘電体の比誘電率のばらつきによるアンテナ装置１０の共振周波数への影響を低減でき、共振周波数を高精度に調整することができる。
【００１７】
また、スタブ５の導体パターンは、通常のプリント基板製造プロセスで実現可能であるため、スタブ５の寸法を高精度に実現でき、スタブ長Ｌのばらつきを非常に小さく抑えることができる。即ち、スタブ５により生成されるキャパシタンスのばらつきを抑え、アンテナ装置１０の共振周波数を高精度に制御できる。
また、スタブ５の導体パターンは、図１に示すように直線形状であることが好ましいが、上述のスタブ長を満たせば他の形状であってもよい。例えば、他の実装部品や基板端部を避けるように曲がっていても、本発明の本質的な効果に何ら影響を与えない。
【００１８】
なお、アンテナ装置１０と無線回路８とを一枚のプリント基板上に一体的に構成することができる。このため、その実装スペースを削減でき、アンテナ装置１０の製造コストを低減することができる。さらに、同軸ケーブル７の引回しが不要となるため、同軸ケーブル７に起因した他の回路、機能部品との電磁干渉、不要輻射、電力損失による無線性能低下などを防ぐことができる。
【００１９】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の導体板のスロット開放端に配置されたスタブを示す斜視図である。図５は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す断面図である。
【００２０】
本実施の形態２に係るアンテナ装置２０において、スロット４の開放端４ａに配置されたスタブ２１は、その他端２１ａが導体板３に短絡した先端短絡型となっており、そのスタブ長Ｌが使用周波数に対応する波長をλとした場合、λ／４＜Ｌ＜λ／２となっている。本実施の形態２に係るアンテナ装置２０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
上述のように構成されたアンテナ装置２０において、スロット４の開放端４ａに配置したスタブ２１のスタブ長Ｌをλ／４＜Ｌ＜λ／２になるように設定すると、スロット４の開放端４ａにキャパシタンスを装荷したのと等価になり、アンテナ装置２０の共振周波数が低域側にシフトする。
【００２２】
従って、上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と同様に、本実施の形態２に係るアンテナ装置２０においても、スタブ長Ｌを変化させて、スロット４の開放端４ａに装荷するキャパシタンスを制御することで、スロット４の寸法を変えることなくアンテナ装置２０の共振周波数を高精度に調整することが可能となる。即ち、より小さいスロット４の寸法で所望のアンテナ装置２０の共振周波数を得ることが可能となる。
【００２３】
また、本実施の形態２に係るアンテナ装置２０において、上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と同様に、スタブ２１で生成されるキャパシタンスの値はスタブ長Ｌによって決定され、誘電体基板２の厚さや、誘電体の比誘電率による影響をあまり受けない。さらに、スタブ２１の導体パターンは通常のプリント基板製造プロセスで実現可能であるため、スタブ長Ｌのばらつきを非常に小さく抑えることができる。即ち、スタブ２１で生成されるキャパシタンスのばらつきを抑え、アンテナ装置２０の共振周波数を高精度に制御できる。
【００２４】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の導体板のスロットに夫々配置された複数のスタブを示す斜視図であり、上方から見た図である。図７は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の導体板のスロットに夫々配置された複数のスタブを示す斜視図であり、下方から見た図である。
【００２５】
本実施の形態３に係るアンテナ装置３０は、スロット４の開放端４ａに配置された先端開放型のスタブ５に加えて、さらにスタブ５から所定距離離れた位置に先端開放型のスタブ３１を更に備えることを特徴とする。スタブ３１は、スロット４の開放端４ａからスロット長の約２／３離れた位置に配置されている。
【００２６】
例えば、スタブ５はスロット４の開放端４ａに配置されており、スタブ３１はスロット４の開放端４ａからスロット長の約２／３離れた位置に配置される。スタブ３１は、スタブ５と同様に、細長い直線形状を有する板状部材であり、スロット４を跨ぐようにして形成されている。なお、スタブ５、３１は先端開放型であるが、これに限らず、先端短絡型であってもよい。
【００２７】
本実施の形態３に係るアンテナ装置３０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図８は、本実施の形態３に係るアンテナ装置のインピーダンス特性の計算例を示す図である。図８において、低域側の共振周波数（１）におけるアンテナ装置３０の電界は、共振周波数（１）に相当する波長をλ_１とした場合、スロット４の開放端４ａの電界が腹となり、スロット４の開放端４ａからλ_１／４離れた位置の電界が節となるような定在波分布を有する。一方、高域側の共振周波数（２）におけるアンテナ装置３０の電界は、共振周波数（２）に相当する波長をλ_２とした場合、スロット４の開放端４ａおよびスロット４の開放端４ａからλ_２／２離れた位置の電界が腹となり、スロット４の開放端４ａからλ_２／４、および３／４λ_２離れた位置の電界が節となるような定在波分布を有する。なお、このときスロット４の全長はλ_２×３／４となるため、電界の腹となる位置は開放端４ａからスロット４の長さの約２／３の位置に相当する。
【００２９】
ここで、定在波分布の腹となるスロット４の開放端４ａおよびスロット４の開放端４ａからλ_２／２だけ離れた位置（スロット４の開放端４ａからスロット長の約２／３離れた位置）に、夫々、スタブ５及び３１を配置する。この場合、スロット４の開放端４ａに配置したスタブ５のスタブ長Ｌを調節すると、図８に示す低域側の共振周波数（１）及び高域側の共振周波数（２）の両方が変化するのに対し、スタブ３１のスタブ長Ｌを調節すると、主に高域側の共振周波数のみが変化する。
【００３０】
したがって、本実施の形態３に係るアンテナ装置３０における共振周波数の調整方法は、まず、スロット４の開放端４ａに配置したスタブ５のスタブ長Ｌを調整して、低域側を所望の共振周波数に調整する。次に、スロット４の開放端４ａからλ_２／２だけ離れた位置（スロット４の開放端４ａからスロット長の約２／３離れた位置）に配置したスタブ３１のスタブ長Ｌを調整して、高域側を所望の共振周波数に調整する。
【００３１】
以上、本実施の形態３に係るアンテナ装置３０において、スロット４の本数は１本のままで、スロット４の寸法を変更することなく複共振化が可能となり、実質的なアンテナ装置３０の小型化を実現できる。この場合、アンテナ装置３０の小型化のためにチップコンデンサを用いる必要がないので、部品レス化による低コスト化を図ることができる。さらに、各スタブ５、３１のスタブ長Ｌを各々制御することで、複数の共振周波数を独立して容易に調整できるため、周波数調整の工数を低減できる。
【００３２】
なお、上記実施の形態３に係るアンテナ装置３０において、スロット４に２つのスタブ５、３１を配置する構成であるが、これに限らず、例えば、スロット４に３つ或いは４つ以上のスタブが配置されていてもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態３に係るアンテナ装置３０において、スロット４に配置されたスタブ５、３１は、細長い直線形状を有しているが、これに限らず、先端開放型スタブ５、３１のスタブ長ＬをＬ＜λ／４の範囲内に維持でき、あるいは、先端短絡型スタブのスタブ長Ｌをλ／４＜L＜λ／２の範囲内に維持できれば、各スタブ５、３１の形状は任意で良い。例えば、スタブの形状は、ミアンダ形状、螺旋形状、あるいは不規則に蛇行した形状であっても良い。
【００３４】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態４に係るアンテナ装置４０は、誘電体基板４１にスロット４に沿って複数の開口孔４１ａが形成されている点を特徴とする。
【００３５】
各開口孔４１ａは、スロット４の幅より小さな径を有しており、誘電体基板４１の表面から裏面へ貫通している。なお、誘電体基板４１には、８つの開口孔４１ａが略等間隔で設けられているが、これに限らず、設けられる開口孔４１ａの数及び位置は任意でよい。また、開口孔の形状は円形に記載したが、これに限らず、正方形、長方形、三角形など任意の形状でよい。
【００３６】
なお、本実施の形態４に係るアンテナ装置４０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
一般に、スロットを有するアンテナ装置において、スロット部分に強い電界が集中して分布するため、誘電体基板が有する誘電正接に起因して電力損失が生じる。そこで、本実施の形態４に係るアンテナ装置４０において、誘電体基板４１にはスロット４に沿って複数の開口孔４１ａが設けられている。これにより、スロット４部分の電界分布が弱まり、誘電正接による電力損失を低減させることが可能となる。
【００３８】
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の概略的な構成を示す斜視図である。本実施の形態５に係るアンテナ装置５０において、略Ｌ字状に形成されたスロット５１の角部５１ａが、斜めに屈曲している、ことを特徴とする。
【００３９】
なお、本実施の形態５に係るアンテナ装置５０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４０】
一般に、スロットを有するアンテナ装置において、アンテナ装置の共振電流は、スロット形状に沿って分布する。しかしながら、スロット形状がＬ字型の場合、直角に曲がった角部ではスロットによるインピーダンスが不連続となり、電流の反射が生じる。この反射電流は、アンテナ装置の共振電流を弱める方向に作用するため、アンテナ装置の放射特性を低下させることとなる。
【００４１】
そこで、本実施の形態５に係るアンテナ装置５０において、スロット５１の角部５１ａを斜めに屈曲した形状にすることで、スロット５１によるインピーダンスの不連続が緩和され、その電流反射が抑制されることにより、アンテナ装置５０の放射特性が改善される。
実施の形態６．
図１１は、本発明の実施の形態６に係るアンテナ装置６０の概略的な構成を示す平面図である。本実施形態６に係るアンテナ装置６０は、スロット６１の形状が直線状である点を特徴とする。本実施の形態６に係るアンテナ装置６０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
スロット６１の形状を直線状に形成することで、スロット６１の周囲を流れる電流の経路が乱れ難くなり、インピーダンス不連続が生じ難くなる。したがって、電流反射が抑制され、アンテナ装置６０の放射特性を改善できる。
なお、スロット６１の形状は、必ずしも完全な直線状でなくてもよく、例えば、電流経路を乱さない範囲で全体または一部分が曲線状になっていても、当然本発明の本質的な効果に何ら影響を与えない。
また、本実施形態６においても、上記実施の形態３と同様にスタブ５を複数配置してもよい。例えば、図１２に示す如く、スロット６１に２つのスタブ５ａ及び５ｂが設けられていてもよい。この構成においても、上記実施の形態３と同様に、複数の共振周波数を独立に調整できるため、本実施の形態６に係るアンテナ装置６０を、複数の通信周波数で動作するマルチバンドアンテナとして利用することができる。
さらに、図１２において、スロット６１に２つのスタブ５ａ及び５ｂを設ける構成を示したが、これに限らず、例えば、上記実施の形態３と同様に、３つ以上のスタブ５を設ける構成であってもよい。
さらにまた、図１１及び図１２においては、上記実施の形態１を基本の構成として、先端開放スタブを用いた構成を一例に説明したが、これに限らず、例えば、上記実施の形態２を基本の構成として先端短絡スタブを用いた構成であってもよい。
実施の形態７．
図１３は、本発明の実施の形態７に係るアンテナ装置７０の概略的な構成を示す平面図である。本実施の形態７に係るアンテナ装置７０は、スロット７１の開放端から一定距離離れた位置にスタブ７２が設けられている点を特徴とする。本実施の形態７に係るアンテナ装置７０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
スタブ７２は、スロット７１の電界強度が強い位置、すなわち、共振の腹位置に近いほど、大きなキャパシタンスとして機能するため、共振周波数を大きく低下させることができる。
ここで、共振の腹位置は共振モードによって異なるが、一般に、スロットの開放端は全共振モードに対して腹位置となる。このため、スロット４の開放端４ａにスタブ５が設けられている上記実施の形態１乃至６においては、この全共振モードを低周波数化することができる。
一方、本実施の形態７に係るアンテナ装置７０は、スタブ７２が開放端から一定距離離れた位置に存在する。このため、スタブ７２の位置と共振の腹の位置とが近くなる特定の共振モードのみを、低周波数化することができる。
例えば、スタブ７２をスロット７１の開放端からスロット長の約２／３離れた位置に設けた場合、第１共振（１／４波長共振）に対しては電界の節に近いため共振周波数に大きな影響を与えないが、第２共振（３／４波長共振）に対しては電界の腹に近いため共振周波数を低下させるように作用する。すなわち、第１共振周波数はほぼ変化させず、主に第２共振周波数のみを低周波数化させることが可能となる。一般に、低周波数化された共振モードは帯域が狭くなるため、第２共振のみを選択的に低周波数化することで、第１共振の狭帯域化を避けることができる。
本実施の形態７に係るアンテナ装置７０は、第１共振が比較的広帯域なマルチバンドアンテナとして実現することが可能となる。また、アンテナ装置７０は、通常のプリント基板製造プロセスで実現可能であるため、スタブ長のばらつきを非常に小さく抑えることができる。すなわち、スタブ７２で生成されるキャパシタンスのばらつきを抑え、アンテナ装置７０の共振周波数を高精度に制御できる。
次に、本実施の形態７に係るアンテナ装置７０の変形例について、説明する。
上記実施の形態７において、スタブ７２はスロット７１の開放端からスロット長の略２／３離れた位置に設けられているが、これに限らず、スタブ７２をスロット７１の開放端から任意の位置に設けることができる。
例えば、スタブ７２をスロット７１の開放端からスロット長の略２／５もしくは略４／５離れた位置に設けてもよい。この場合は、スタブ７２の位置は第３共振（５／４波長共振）の腹に近いため、第３共振周波数を低周波数化させることが可能となる。なお、スタブ７２の位置は厳密にこれらの位置に配置する必要はなく、ずれていた場合でも上記の共振周波数を低周波数化することができる。
また、上記実施の形態７において、直線状のスロット７１が設けられているが、これに限らず、例えば、図１４に示す如く、Ｌ字状のスロット７１を設けてよく、この場合でも、上記同様の効果を得ることができる。
さらに、上記実施の形態７において、上記実施の形態３と同様に、スタブ７２をスロット７１に複数配置してもよい。例えば、図１５に示す如く、２つのスタブ７２ａ及び７２ｂをスロット７１に配置してもよい。この場合でも、上記実施の形態３と同様に、複数の共振周波数を調整できるため、本実施の形態７に係るアンテナ装置７０を、複数の通信周波数で動作するマルチバンドアンテナとして利用することができる。なお、図１５に示す如く、２つのスタブ７２ａ及び７２ｂがスロット７１に設けられているが、上記実施の形態３と同様に、３つ以上のスタブ７２をスロット７１に設けてよい。
上記実施の形態７において、先端開放スタブ７２が適用されているが、これに限らず、上記実施の形態２と同様に、先端短絡スタブ７２を適用してもよい。
実施の形態８．
図１６は、本発明の実施の形態８に係るアンテナ装置８０の概略的な構成を示す平面図である。また、図１７は、本実施の形態８に係るアンテナ装置８０を裏側から見た平面図である。
本実施の形態に係るアンテナ装置８０は、スロット８１の両端が短絡端となっている点を特徴とする。本実施の形態の８に係るアンテナ装置８０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
スロット８１の両端が短絡端となっているため、スロット８１の両端が電界の節となる１／２波長共振が生じる。アンテナ装置８０は、上記実施の形態と同様に、スタブ８２を備えており、スロット８１に生じる共振周波数を低周波数化することができる。
図１７に示す如く、同軸ケーブル７の外部導体（第１導体）および内部導体（第２導体）は、各々、スロット８１を跨ぐようにスロット８１の両側の導体板３に接続されている。これにより、本実施の形態８に係るアンテナ装置８０は、上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と全く同様に、スロット８１に給電を行うことが可能となっている。
また、本実施の形態８に係るアンテナ装置８０は、１／２波長共振を用いるため、１／４波長共振を用いる上記実施の形態１乃至７に係るアンテナ装置１０乃至７０と比較して、倍のサイズが必要となる、一方で、放射に寄与する面積が増加するため、放射効率を向上させることができる。
さらに、図１６及び図１７に示す如く、スロット８１の中央にスタブ８２が設けられている。これにより、第１共振（１／２波長共振）に対しては電界の腹に近いため共振周波数を低下させるように作用するが、一方、第２共振（１波長共振）に対しては電界の節に対応するため共振周波数に影響を与えない。すなわち、第２共振周波数は、ほぼ変化させず、主に、第１共振周波数を低周波数化させることが可能となる。一般に、低周波数化された共振モードは帯域が狭くなるため、第１共振のみを選択的に低周波数化することで、第２共振の狭帯域化を避けることができる。これにより、第２共振が比較的広帯域なマルチバンドのアンテナ装置８０を実現することが可能となる。
また、本実施の形態のアンテナ装置８０は、通常のプリント基板製造プロセスで実現可能であるため、スタブ長のばらつきを非常に小さく抑えることができる。すなわち、スタブ８２で生成されるキャパシタンスのばらつきを抑え、アンテナ装置８０の共振周波数を高精度に制御できる。
また、本実施の形態８において、図１８に示すように、スタブ８２がスロット８１の中央でない位置に設けられた構成も適用可能である。この場合、スタブ８２の位置と共振の腹の位置とが近くなる特定の共振モードのみを、低周波数化することができる。
例えば、スタブ８２をスロット８１の短絡端からスロット長の約１／４離れた位置に設けた場合、第１共振（１波長共振）に対しては電界の節に近いため共振周波数に大きな影響を与えないが、第２共振（１／２波長共振）に対しては電界の腹に近いため共振周波数を低下させるように作用する。すなわち、第１共振周波数はほぼ変化させず、主に第２共振周波数を低周波数化させることが可能となる。
なお、上記実施の形態８において、例えば、スタブ８２はスロット８１の短絡端からスロット長の略１／４離れた位置に設けられているが、これに限らず、例えば、スタブ８２はスロット８１の短絡端からスロット長の略１／６離れた位置に設けられていてもよい。この場合、スタブ８２の位置は、第３共振（３／２波長共振）の腹に近いため、第３共振周波数を低周波数化させることが可能となる。なお、スタブ８２の位置は厳密にこれらの位置に配置する必要はなく、ずれていた場合でも上記の共振周波数を低周波数化することができる。
また、図１６乃至図１８に示す如く、直線状のスロット８１が設けられているが、これに限らず、例えば、Ｌ字状のスロット８１が設けられていてもよく、この場合でも、上記同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態８においても、上記実施の形態３と同様にスタブ８２を複数配置してもよい。この場合でも、上記実施の形態３と同様に、複数の共振周波数を調整できるため、本実施形態のアンテナ装置８０を、複数の通信周波数で動作するマルチバンドアンテナとして利用することができる。さらにまた、本実施の形態８において、先端開放スタブ８２が適用されているが、これに限らず、上記実施の形態２と同様の先端短絡スタブ８２が適用されてもよい。
実施の形態９．
図１９は、本発明の実施の形態９に係るアンテナ装置９０の概略的な構成を示す平面図である。また、図２０は、本実施の形態９に係るアンテナ装置９０を裏側から見た平面図である。
本実施の形態９に係るアンテナ装置９０は、上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０の構成を基本として、更に、２つのスロット９１ａ及び９１ｂを備え、各々の開放端９５ａ及び９５ｂが相互に対向するように配置されている点を特徴とする。本実施の形態９に係るアンテナ装置９０において、他の構成は上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態９に係るアンテナ装置９０は、同軸ケーブル７の外部導体（第１導体）および内部導体（第２導体）が、各々、スロット９１ａを跨ぐようにスロット９１ａの両側の導体板３に接続されており、スロット９１ａに給電を行うことが可能となっている。また、スロット９１ａを跨ぐようにスタブ９２が設けられているため、スロット９１ａに生じる共振周波数を低周波数化することができる。
一方、スロット（第１のスロット）９１ａに対向して配置されるスロット（第２のスロット）９１ｂには、直接給電するための構造は設けられていない。しかしながら、開放端９５ａと開放端９５ｂが電気的に結合することにより、スロット９１ａからスロット９１ｂに対して間接的に給電される。このため、スロット９１ｂは無給電素子として放射に寄与する。
この時、スロット９１ａとスロット９１ｂとの共振周波数を近付けることで、２つのスロット９１ａ及び９１ｂが結合共振器として動作し、共振周波数がスプリットするため、動作帯域を広帯域化することができる。なお、スプリットした２つの共振周波数は、２つのスロット９１ａ及び９１ｂ間の結合が強くなるに従って互いに離れていく。スロット９１ａ及び９１ｂ間の結合の強さは、開放端９５ａ及び９５ｂの距離で制御することができる。
また、本実施の形態９に係るアンテナ装置９０は、通常のプリント基板製造プロセスで実現可能であるため、スタブ長のばらつきを非常に小さく抑えることができる。すなわち、スタブ９２で生成されるキャパシタンスのばらつきを抑え、アンテナ装置９０の共振周波数を高精度に制御できる。
また、本実施の形態９において、図２１に示す如く、無給電素子であるスロット９１ｂにもスタブ９２ｂを設けることで、スロット９１ｂの共振周波数を低周波数化させてもよい。さらに、直線状のスロット９１ａ及び９１ｂが適用されているが、これに限らず、例えば、一方または両方のスロットがＬ字状或いは他の形状に形成されていてもよく、その場合でも、上記同様の効果を得ることができる。さらにまた、先端開放スタブ９２を適用しているが、これに限らず、上記実施の形態２と同様に、先端短絡スタブ９２を適用してもよい。
実施の形態１０．
図２２は、本発明の実施の形態１０に係るアンテナ装置１００の概略的な構成を示す平面図である。また、図２３は、本実施の形態１０に係るアンテナ装置１００を裏側から見た平面図である。
本実施の形態１０に係るアンテナ装置１００は、上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０を基本の構成として、更に、スロット７１、スタブ７２、ビア７３、および同軸ケーブル７を、それぞれ複数備える点を特徴とする。
例えば、本実施の形態１０に係るアンテナ装置１００は、導体板３に形成された第１のスロット７１ａ、第１のスタブ７２ａ、第１のビア７３ａ、および第１の同軸ケーブル７ａを有する第１のスロットアンテナと、導体板３に形成された第２のスロット７１ｂ、第２のスタブ７２ｂ、第２のビア７３ｂ、および第２の同軸ケーブル７ｂを有する第２のスロットアンテナと、を備えている。本実施の形態１０に係るアンテナ装置１００において、他の構成は上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態１０に係るアンテナ装置１００は、例えば、ＭＩＭＯ（Multi-Input-Multi-Output）のような複数アンテナを必要とする通信に用いることができる。ここで、ＭＩＭＯにおいて高いスループットを得るには、アンテナ間の相関係数が低いことが望ましい。そこで、図２４に示すように、第１のスロットアンテナの第１のスロット７１ａと第２のスロットアンテナの第２のスロット７１ｂとを直交させることで、上記第１及び第２のスロットアンテナ間の相関係数を低減させるように構成してもよい。なお、上記実施の形態１０に係るアンテナ装置１０は、上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０を基本の構成としているが、これに限らず上記他の実施の形態を基本の構成としてもよい。
実施の形態１１．
図２５は、本発明の実施の形態１１に係るアンテナ装置１１０を裏側から見た斜視図である。本実施の形態１１に係るアンテナ装置１１０は、上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０を基本の構成として、更に、スロット７１への給電をマイクロストリップライン１１６及び給電ビア１１５によって行う点を特徴とする。本実施の形態１１に係るアンテナ装置１１０において、他の構成は上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
導体板３と異なる面に設けられたマイクロストリップライン１１６が、スロット７１を跨ぐように配置されており、マイクロストリップライン１１６のスロット７１を跨いだ一方の端部が、給電ビア１１５によって導体板３のスロット７１近傍に接続されている。また、マイクロストリップライン１１６の他方の端部は図示せぬ無線回路８に接続されている。このように構成することで、同軸ケーブル７を用いずにマイクロストリップライン１１６によってスロット７１に給電することが可能となる。
本実施の形態１１に係るアンテナ装置１１０において、給電ビア１１５を通常のプリント基板プロセスで形成できるため、同軸ケーブルを用いる場合に比べて高精度に給電位置を制御することができる。なお、上記実施の形態１１に係るアンテナ装置１１０は、上記実施の形態７に係るアンテナ装置７０を基本の構成としているが、他の実施の形態を基本の構成としてもよい。
実施の形態１２．
図２６は、本発明の実施の形態１２に係るアンテナ装置１２０の概略的な構成を示す平面図である。また、図２７は、本実施の形態１２に係るアンテナ装置１２０を裏側から見た平面図である。本実施の形態１２に係るアンテナ装置１２０は、上記実施の形態９に係るアンテナ装置９０を基本構成として、２つのスロット１２１ａ、１２１ｂの周囲に導体板３の導体部分が残る程度に誘電体基板２および導体板３を小さくして、アンテナ部品として用いることができるように構成された点を特徴とする。
例えば、図２８に示すように、アンテナ装置１２０ａ、１２０ｂをノートＰＣ（Personal Computer）２１０に備えられたＬＣＤ２１１の上部に固定して用いる構成を考えることができる。図２８においては、ＭＩＭＯを想定して２つのアンテナを、アンテナ間の相関係数が小さくなるように一定の距離を隔てて配置した場合を示している。アンテナ装置１２０ａ、１２０ｂは、それぞれに備えられた同軸ケーブル７によって、ノートＰＣ２１０の無線回路８に接続され通信を行うことができる。
アンテナ装置１２０ａ、１２０ｂ及びＬＣＤ２１１の固定には、導体板３とＬＣＤ２１１の金属部分とが電気的に接続されるように、導電性テープやねじ等を用いるのが好ましい。導体板３とＬＣＤ２１１の金属部分とが電気的に接続されることで、ＬＣＤ２１１の金属部分にも電流が流れて放射に寄与するため、放射効率を向上させることができる。ただし、非導電性テープやその他の固定方法を用いた場合でも、本発明の本質的な効果に何ら影響を与えない。また、ノートＰＣ２１０の筐体など、ＬＣＤ２１１以外の部分に固定する構成であってもよい。
なお、本実施の形態１２において、例えば、アンテナを１つだけ配置する構成や３つ以上配置する構成であってもよい。
また、ここで、ノートＰＣ２１０を一例にして、本実施の形態１２に係るアンテナ装置１２０の実装形態を示したが、無線回路を搭載した他の電子機器にも同様に実装することもできる。さらに、上記実施の形態１２に係るアンテナ装置１２０は、上記実施の形態９に係るアンテナ装置９０を基本の構成としているが、これに限らず上記他の実施の形態を基本の構成としてもよい。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００４３】
さらに、上記実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００４４】
（付記１）
少なくとも１つの誘電体基板と、該誘電体基板に設けられた導体板と、該導体板に形成された少なくとも１つのスロットと、前記誘電体基板の前記スロットが形成される面と異なる面に、前記スロットを跨ぐようにして形成された少なくとも１つのスタブと、一端が前記導体板のスロット近傍に接続され、他端が前記スタブに接続された少なくとも１つのビアと、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記２）
（付記１）のアンテナ装置であって、前記スタブは、先端開放型であり、前記スタブの長さは、使用周波数に対応する波長の１／４より短い、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記３）
（付記１）のアンテナ装置であって、前記スタブは、その先端が前記導体板に短絡した先端短絡型であり、前記スタブの長さは、使用周波数に対応する波長の１／４より長く、かつ１／２より短い、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記４）
（付記１）乃至（付記３）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記スタブは、前記スロットを跨ぐようにして複数配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記５）
（付記１）乃至（付記４）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記スロットの一端が前記導体板の端辺で開放端を成し、他端が短絡端を成す、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記６）
（付記１）乃至（付記５）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記スタブは、前記スロットの開放端近傍に配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記７）
（付記１）乃至（付記６）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記スタブは、少なくとも、前記スロットの開放端から前記スロット長の略２／３、２／５、及び４／５の位置のうちいずれかに配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記８）
（付記１）乃至（付記７）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記導体板には、一端が開放端を成し他端が短絡端を成し、給電が行われる第１の前記スロットと、一端が開放端を成し他端が短絡端を成し、給電が行われない第２の前記スロットと、が形成され、前記第１のスロットの開放端と前記第２のスロットの開放端とが対向している、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記９）
（付記８）のアンテナ装置であって、前記スタブは、前記誘電体基板の他方の面に設けられ、前記第２のスロットを跨ぐように設けられている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１０）
（付記１）乃至（付記４）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記スロットの両端が短絡端を成している、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１１）
（付記１０）のアンテナ装置であって、前記スタブは、前記スロットの中央に配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１２）
（付記１０）のアンテナ装置であって、前記スタブは、前記スロットの短絡端から前記スロット長の略１／４の位置に配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１３）
（付記１）乃至（付記１２）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記スロットは、略Ｌ字状に形成されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１４）
（付記１３）のアンテナ装置であって、前記略Ｌ字状に形成されたスロットの角部が、斜めに屈曲している、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１５）
（付記１）乃至（付記１２）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記スロットは、略直線状に形成されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１６）
（付記１）乃至（付記１５）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記導体板に形成された第１の前記スロットと、前記第１のスロットを跨ぐようにして形成された第１の前記スタブと、前記第１のスタブに接続された第１の前記ビアと、を有する第１のスロットアンテナと、前記導体板に形成された第２の前記スロットと、前記第２のスロットを跨ぐようにして形成された第２の前記スタブと、前記第２のスタブに接続された第２の前記ビアと、を有する第２のスロットアンテナと、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１７）
（付記１６）のアンテナ装置であって、前記第１のスロットアンテナと前記第２のスロットアンテナとは、直交している、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１８）
（付記１）乃至（付記１７）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記誘電体基板には、前記Ｌ字状のスロットに沿って、複数の開口孔が形成されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
（付記１９）
（付記１）乃至（付記１８）のうちいずれかのアンテナ装置であって、第１導体及び第２導体が前記スロットを跨ぐようにして該スロットの両側の前記導体板に夫々接続された給電ケーブルと、前記給電ケーブルを介して前記スロットに対して給電を行う無線回路と、を更に備えることを特徴とするアンテナ装置。
（付記２０）
（付記１）乃至（付記１８）のうちいずれかのアンテナ装置であって、前記誘電体基板の他方の面に設けられ、前記スロットを跨ぐように配置されたマイクロストリップラインと、一端が前記導体板のスロット近傍に接続され、他端が前記スタブに接続された給電ビアと、前記マイクロストリップライン及び給電ビアを介して、前記スロットに対して給電を行う無線回路と、を更に備えることを特徴とするアンテナ装置。
【符号の説明】
【００４５】
２誘電体基板
３導体板
４スロット
４ａ開放端
５スタブ
６ビア
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０アンテナ装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの誘電体基板と、
該誘電体基板に設けられた導体板と、
該導体板に形成された少なくとも１つのスロットと、
前記誘電体基板の前記スロットが形成される面と異なる面に、前記スロットを跨ぐようにして形成された少なくとも１つのスタブと、
一端が前記導体板のスロット近傍に接続され、他端が前記スタブに接続された少なくとも１つのビアと、
を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記スタブは、先端開放型であり、
前記スタブの長さは、使用周波数に対応する波長の１／４より短い、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記スタブは、その先端が前記導体板に短絡した先端短絡型であり、
前記スタブの長さは、使用周波数に対応する波長の１／４より長く、かつ１／２より短い、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、
前記スタブは、前記スロットを跨ぐようにして複数配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、
前記スロットの一端が前記導体板の端辺で開放端を成し、他端が短絡端を成す、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、
前記スタブは、前記スロットの開放端近傍に配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、
前記スタブは、少なくとも、前記スロットの開放端から前記スロット長の略２／３、２／５、及び４／５の位置のうちいずれかに配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、
前記導体板には、一端が開放端を成し他端が短絡端を成し、給電が行われる第１の前記スロットと、一端が開放端を成し他端が短絡端を成し、給電が行われない第２の前記スロットと、が形成され、
前記第１のスロットの開放端と前記第２のスロットの開放端とが対向している、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
請求項８記載のアンテナ装置であって、
前記スタブは、前記誘電体基板の他方の面に設けられ、前記第２のスロットを跨ぐように設けられている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、
前記スロットの両端が短絡端を成している、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のアンテナ装置であって、前記スタブは、前記スロットの中央に配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１０記載のアンテナ装置であって、前記スタブは、前記スロットの短絡端から前記スロット長の略１／４の位置に配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記スロットは、略Ｌ字状に形成されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のアンテナ装置であって、前記略Ｌ字状に形成されたスロットの角部が、斜めに屈曲している、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記スロットは、略直線状に形成されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記導体板に形成された第１の前記スロットと、前記第１のスロットを跨ぐようにして形成された第１の前記スタブと、前記第１のスタブに接続された第１の前記ビアと、を有する第１のスロットアンテナと、前記導体板に形成された第２の前記スロットと、前記第２のスロットを跨ぐようにして形成された第２の前記スタブと、前記第２のスタブに接続された第２の前記ビアと、を有する第２のスロットアンテナと、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１７】
請求項１６記載のアンテナ装置であって、前記第１のスロットアンテナと前記第２のスロットアンテナとは、直交している、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記誘電体基板には、前記Ｌ字状のスロットに沿って、複数の開口孔が形成されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、第１導体及び第２導体が前記スロットを跨ぐようにして該スロットの両側の前記導体板に夫々接続された給電ケーブルと、前記給電ケーブルを介して前記スロットに対して給電を行う無線回路と、を更に備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１８のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記誘電体基板の他方の面に設けられ、前記スロットを跨ぐように配置されたマイクロストリップラインと、一端が前記導体板のスロット近傍に接続され、他端が前記スタブに接続された給電ビアと、前記マイクロストリップライン及び給電ビアを介して、前記スロットに対して給電を行う無線回路と、を更に備えることを特徴とするアンテナ装置。

【図１】