アンテナ装置
【課題】 複数のアンテナエレメントに効果的に高周波電流を流すことができると共に、周辺部品の影響を抑制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】 基板本体と、基板本体にパターン形成されたグランド面ＧＮＤと複数のアンテナエレメントＥＬ１〜ＥＬ４とを備え、複数のアンテナエレメントが、給電点ＦＰから互いに別の２方向に向けて延在する第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６のいずれかに分かれてこれらに接続され、基端がグランド面に接続されていると共に先端が第１延在部の途中に接続された第１グランド接続部と、基端がグランド面に接続されていると共に先端が第６延在部の途中に接続された第２グランド接続部と、第１基端部と第２基端部とを連結して延在する連結パターンＬ１とを備え、給電点の近傍に、連結パターンと第１延在部と第６延在部との間で環状の開口パターン部Ｓ１が形成されている。
【解決手段】 基板本体と、基板本体にパターン形成されたグランド面ＧＮＤと複数のアンテナエレメントＥＬ１〜ＥＬ４とを備え、複数のアンテナエレメントが、給電点ＦＰから互いに別の２方向に向けて延在する第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６のいずれかに分かれてこれらに接続され、基端がグランド面に接続されていると共に先端が第１延在部の途中に接続された第１グランド接続部と、基端がグランド面に接続されていると共に先端が第６延在部の途中に接続された第２グランド接続部と、第１基端部と第２基端部とを連結して延在する連結パターンＬ１とを備え、給電点の近傍に、連結パターンと第１延在部と第６延在部との間で環状の開口パターン部Ｓ１が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献１では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。
【０００３】
また、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術として、特許文献２では、第１の放射電極と、第２の放射電極と、第１の放射電極の途中部と第２の放射電極の基端部との間に介設され、第２の放射電極を第１の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチとを備えるアンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８１０００号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６６２８７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、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のＱ値以外にも接着条件（接着剤の厚み、接着面積等）により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献２に記載のようなスイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数の切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。
そのため本発明者らは、複共振化が可能であると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置として、絶縁性の基板本体にグランド面と複数のアンテナエレメントとをそれぞれ金属箔でパターン形成したアンテナ装置について鋭意研究を進めていたが、給電点から分かれて延在する複数のアンテナエレメントを形成すると、給電点からの高周波電流を各アンテナエレメントにバランス良くスムーズに流すことが難しいという不都合があった。また、小型化や薄型化に伴い、距離が近くなった周辺部品の影響により、アンテナ性能が劣化してしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複数のアンテナエレメントに効果的に高周波電流を流すことができると共に、周辺部品の影響を抑制することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面と複数のアンテナエレメントとを備え、前記複数のアンテナエレメントが、前記グランド面近傍の基端に共通の給電点が設けられていると共に前記給電点から互いに別の２方向に向けて延在する第１基端部及び第２基端部のいずれかに分かれてこれらに接続され、基端が前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第１基端部の途中に接続された第１グランド接続部と、基端が前記第１グランド接続部が接続された位置から離間して前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第２基端部の途中に接続された第２グランド接続部と、前記第１基端部の前記第１グランド接続部の接続部分よりも先端側と前記第２基端部の前記第２グランド接続部の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンとを備え、前記給電点の近傍に、前記連結パターンと前記第１基端部と前記第２基端部との間で環状の開口パターン部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このアンテナ装置では、給電点の近傍に、連結パターンと第１基端部と第２基端部との間で環状の開口パターン部が形成されているので、開口パターン部内に生じる容量成分によって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。すなわち、開口パターン部により、給電点から第１基端部側と第２基端部側との各エレメントへの高周波電流の流れをバランスよく効果的に流すことができる。
【０００９】
第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、互いの間に浮遊容量が発生可能に、前記開口パターン部に対して対向状態に間隔を空けて延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、互いの間に浮遊容量が発生可能に、開口パターン部に対して対向状態に間隔を空けて延在しているので、開口パターン部と対向するアンテナエレメントとの間に浮遊容量を発生させることができ、当該アンテナエレメントの共振周波数におけるインピーダンス調整を行うことができる。
【００１０】
第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、途中に受動素子を有して延在し、前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、誘電体アンテナのアンテナ素子を有して延在し、前記複数のアンテナエレメントが、隣接するアンテナエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するアンテナエレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、複数のアンテナエレメントが、隣接するアンテナエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するアンテナエレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子と各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。また、アンテナ素子および受動素子の選択（定数変更等）によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。なお、帯域幅は、各エレメントの長さおよび幅と各浮遊容量の設定により調整することが可能である。
また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、給電点の近傍に、連結パターンと第１基端部と第２基端部との間で環状の開口パターン部が形成されているので、開口パターン部内に生じる容量成分によって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。
特に、小型化・薄型化に伴い、周辺部品との距離が近くなる場合に、効果的であり、小型化等と高性能化との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るアンテナ装置の一実施形態において、アンテナ装置を示す配線図である。
【図２】本実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。
【図３】本実施形態において、アンテナ装置用基板を示す平面図及び裏面図である。
【図４】本実施形態において、アンテナ装置を示す平面図である。
【図５】本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）および底面図（ｄ）である。
【図６】本実施形態において、開口パターン部の機能を説明するための説明図である。
【図７】本発明に係るアンテナ装置の実施例において、４共振化におけるＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。
【図８】本発明に係る実施例において、９２０ＭＨｚ帯，１４００ＭＨｚ帯及び１９２０ＭＨｚ帯の放射パターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態におけるアンテナ装置１０は、図１から図４に示すように、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤと複数のアンテナエレメントＥＬ１〜ＥＬ４とを備えている。
上記複数のアンテナエレメントＥＬ１〜ＥＬ４は、グランド面ＧＮＤ近傍の基端に共通の給電点ＦＰが設けられていると共に給電点ＦＰから互いに別の２方向に向けて延在する第１延在部（第１基端部）Ｅ１及び第６延在部（第２基端部）Ｅ６のいずれかに分かれてこれらに接続されている。
【００１５】
すなわち、アンテナ装置１０は、アンテナ装置用基板１を備え、該アンテナ装置用基板１は、上記基板本体２と、該基板本体２にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成された第１エレメントＥＬ１、第２エレメントＥＬ２、第３エレメントＥＬ３、第４エレメントＥＬ４及びグランド面ＧＮＤとを備えている。
なお、グランド面ＧＮＤには、ＲＦ回路部品等の実装領域が設けられる。また、グランド面ＧＮＤは、基板本体２の表面だけでなく裏面にも、表面に対応した同様のパターンで形成されている。
【００１６】
上記第１エレメントＥＬ１は、グランド面ＧＮＤ近傍の基端に給電点ＦＰが設けられていると共に、途中に第１受動素子Ｐ１が接続可能な第１接続部Ｃ１と誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴとをこの順で有して延在している。なお、本実施形態では、図３及び図４に示すように、２つの第１接続部Ｃ１に第１受動素子Ｐ１をそれぞれ実装して２つの第１受動素子Ｐ１を直列に接続している。
上記第２エレメントＥＬ２は、基端が第１エレメントＥＬ１の給電点ＦＰと第１接続部Ｃ１との間に接続され、途中に第２受動素子Ｐ２が接続可能な第２接続部Ｃ２を有して延在している。
【００１７】
上記第３エレメントＥＬ３は、基端に給電点ＦＰが接続されていると共に、途中に第３受動素子Ｐ３が接続可能な第３接続部Ｃ３を有して延在している。なお、本実施形態では、図３及び図４に示すように、２つの第３接続部Ｃ３に第３受動素子Ｐ３をそれぞれ実装して２つの第３受動素子Ｐ３を直列に接続している。
【００１８】
上記第４エレメントＥＬ４は、基端が第３エレメントＥＬ３の給電点ＦＰと第３接続部Ｃ３との間に接続され、途中に第４受動素子Ｐ４が接続可能な第４接続部Ｃ４を有して延在している。なお、本実施形態では、図３及び図４に示すように、２つの第４接続部Ｃ４に第４受動素子Ｐ４をそれぞれ実装して２つの第４受動素子Ｐ４を直列に接続している。上記第１受動素子Ｐ１、第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４は、それぞれ２つの受動素子を組み合わせて用いているが、同じ特性の受動素子を２つ用いてもよいと共に別の特性の受動素子を２つ用いても構わない。また、２つの受動素子の組み合わせではなく、１つの受動素子又は３つ以上の受動素子の組み合わせとしても構わない。
【００１９】
上記第１エレメントＥＬ１は、グランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に給電点ＦＰから延びる第１延在部Ｅ１と、該第１延在部Ｅ１の先端からグランド面ＧＮＤから離間する方向に延在する第２延在部Ｅ２と、該第２延在部Ｅ２の先端から第１接続部Ｃ１を介してグランド面ＧＮＤに沿った方向へ延びて同方向に延在するアンテナ素子ＡＴが接続された第３延在部Ｅ３とを有している。なお、ここで、グランド面ＧＮＤに沿った方向とは、対向するグランド面ＧＮＤの端辺に沿った方向である。
【００２０】
なお、上記第１延在部Ｅ１は、給電点ＦＰからグランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に延びてから一旦グランド面ＧＮＤから離間する方向に延び、さらにグランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に延びており、クランク状に屈曲しつつ全体としてグランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に延びている。
また、第１エレメントＥＬ１は、第３延在部Ｅ３の先端からグランド面ＧＮＤに向かって延びる第１１延在部Ｅ１１と、該第１１延在部Ｅ１１の先端からグランド面ＧＮＤに沿って第１延在部Ｅ１に向かって延びる第１２延在部Ｅ１２とを有している。すなわち、第１１延在部Ｅ１１と第１２延在部Ｅ１２とにより、第１エレメントＥＬ１の先端側は折り返されている。なお、第１１延在部Ｅ１１は、幅広な長方形状とされている。
【００２１】
上記第２エレメントＥＬ２は、第２延在部Ｅ２の先端から第２接続部Ｃ２を介して該第２延在部Ｅ２と同方向に延在した第４延在部Ｅ４と、該第４延在部Ｅ４の先端からアンテナ素子ＡＴ側へ第３延在部Ｅ３に沿った方向に延在する第５延在部Ｅ５とを有している。
また、上記第５延在部Ｅ５のアンテナ素子ＡＴに対向する部分よりも基端側は、先端側よりも幅広に形成された幅広部Ｅ５ａとされている。
【００２２】
上記第３エレメントＥＬ３は、グランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に給電点ＦＰから延びる第６延在部Ｅ６と、該第６延在部Ｅ６の先端からグランド面ＧＮＤから離間する方向に第３接続部Ｃ３を介して延在する第７延在部Ｅ７と、該第７延在部Ｅ７の先端から第４延在部Ｅ４に向けてグランド面ＧＮＤに沿った方向へ延在する第８延在部Ｅ８とを有している。なお、上記第６延在部Ｅ６は、給電点ＦＰからグランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に延びてから一旦グランド面ＧＮＤから離間する方向に延び、さらにグランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に延びており、クランク状に屈曲して全体としてグランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に延びている。
すなわち、第１エレメントＥＬ１と第３エレメントＥＬ３との基端部分（第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６）とは、互いに給電点ＦＰから逆方向に分かれて延在している。
【００２３】
上記第８延在部Ｅ８は、スルーホールＨを介して表面側と接続され基板本体２の裏面にパターン形成された第１裏面パターン部Ｒ１を有し、該第１裏面パターン部Ｒ１が、グランド面ＧＮＤに向かって幅広に形成されている。なお、第１裏面パターン部Ｒ１は、基板本体２の端部側でスルーホールＨにより表面側の第８延在部Ｅ８と接続されている。
【００２４】
上記第４エレメントＥＬ４が、第７延在部Ｅ７の途中に先端が接続されていると共に第７延在部Ｅ７から間隔を空けて同方向に延在した第９延在部Ｅ９と、該第９延在部Ｅ９の先端から第７延在部Ｅ７から離間する方向へ延在した第１０延在部Ｅ１０とを有している。
また、第１０延在部Ｅ１０の基端側には、グランド面ＧＮＤから離間する方向に延在する第１３延在部Ｅ１３が接続されている。
上記第１３延在部Ｅ１３は、スルーホールＨを介して表面側と接続され基板本体２の裏面にパターン形成された第２裏面パターン部Ｒ２を有し、該第２裏面パターン部Ｒ２が、グランド面ＧＮＤに向かって幅広に形成されている。なお、第２裏面パターン部Ｒ２は、基板本体２の端部側でスルーホールＨにより表面側の第１３延在部Ｅ１３と接続されている。
【００２５】
また、このアンテナ装置用基板１は、基端がグランド面ＧＮＤに接続されていると共に先端が第１延在部（第１基端部）Ｅ１の途中、すなわち第１エレメントＥＬ１の第２エレメントＥＬ２との接続部分よりも基端側に接続された第１グランド接続部Ｇ１と、基端が第１グランド接続部Ｇ１が接続された位置から離間してグランド面ＧＮＤに接続されていると共に先端が第６延在部（第２基端部）Ｅ６の途中、すなわち第３エレメントＥＬ３の第４エレメントＥＬ４との接続部分よりも基端側に接続された第２グランド接続部Ｇ２と、第１延在部（第１基端部）Ｅ１の第１グランド接続部Ｇ１の接続部分よりも先端側と第６延在部（第２基端部）Ｅ６の第２グランド接続部Ｇ２の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンＬ１とを備えている。
【００２６】
また、給電点ＦＰの近傍に、連結パターンＬ１と第１延在部（第１基端部）Ｅ１と第６延在部（第２基端部）Ｅ６との間で環状の開口パターン部Ｓ１が形成されている。すなわち、クランク状に屈曲した第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６の一部と、連結パターンＬ１とで、グランド面ＧＮＤに沿って長い略四角形状の開口パターン部Ｓ１が構成されている。
【００２７】
上記第１グランド接続部Ｇ１には、インピーダンス調整用受動素子の第５受動素子Ｐ５が接続されていると共に、上記第２グランド接続部Ｇ２には、インピーダンス調整用受動素子の第６受動素子Ｐ６が接続されている。なお、本実施形態では、第５受動素子Ｐ５だけで直接、グランド面ＧＮＤと第１エレメントＥＬ１とを接続しており、第５受動素子Ｐ５自体が第１グランド接続部Ｇ１として機能している。また、第６受動素子Ｐ６だけで直接、グランド面ＧＮＤと第３エレメントＥＬ３とを接続しており、第６受動素子Ｐ６自体が第２グランド接続部Ｇ２として機能している。
【００２８】
上記基板本体２、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。なお、本実施形態の基板本体２の寸法は、長手方向：１１０ｍｍ、短手方向：５２ｍｍ、厚み：１．０ｍｍである。また、基板本体２におけるアンテナ領域（第４エレメントＥＬ４下のグランド面ＧＮＤの一部含む）の寸法は、基板本体２の長手方向：１１ｍｍ、基板本体２の短手方向：３５ｍｍである。
上記給電点ＦＰは、同軸ケーブル等の給電手段を介して高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、グランド面ＧＮＤの基端側に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点ＦＰに接続される。
【００２９】
上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図５に示すように、セラミックス等の誘電体１０１の表面にＡｇ等の導体パターン１０２が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン１０２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。なお、本実施形態のアンテナ素子ＡＴの寸法は、横幅：１０．５ｍｍ、奥行き：３．０ｍｍ、高さ：０．８ｍｍである。
上記第１受動素子Ｐ１〜第６受動素子Ｐ６は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。
【００３０】
本実施形態のアンテナ装置用基板１は、第１エレメントＥＬ１から第４エレメントＥＬ４までの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面ＧＮＤに対して間隔を空けて延在している。
【００３１】
すなわち、図２に示すように、第１２延在部Ｅ１２とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃａと、アンテナ素子ＡＴ（第３延在部Ｅ３）と第１２延在部Ｅ１２との間の浮遊容量Ｃｂと、アンテナ素子ＡＴと第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｃと、第３延在部Ｅ３と第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｆと、第５延在部Ｅ５と第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量Ｃｇと、開口パターン部Ｓ１（第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６）と第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量Ｃｈと、第８延在部Ｅ８と第１３延在部Ｅ１３との間の浮遊容量Ｃｉと、第７延在部Ｅ７と第９延在部Ｅ９との間の浮遊容量Ｃｊと、第１０延在部Ｅ１０とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｋとが発生可能である。また、開口パターン部Ｓ１による容量成分Ｃｄも発生する。
【００３２】
本実施形態のアンテナ装置１０は、図４に示すように、上記アンテナ装置用基板１を備え、第１受動素子Ｐ１、第２受動素子Ｐ２、第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４が、それぞれ対応する第１接続部Ｃ１、第２接続部Ｃ２、第３接続部Ｃ３及び第４接続部Ｃ４に接続されている。
【００３３】
次に、本実施形態のアンテナ装置１０における共振周波数について、図７を参照して説明する。
【００３４】
本実施形態のアンテナ装置１０では、図７に示すように、第１の共振周波数ｆ１，第２の共振周波数ｆ２，第３の共振周波数ｆ３及び第４の共振周波数ｆ４の４つに複共振化される。
上記第１の共振周波数ｆ１は、４つの共振周波数のうち低い周波数帯（例えば、９２０ＭＨｚ帯）のものであり、アンテナ素子ＡＴと、第１エレメントＥＬ１（第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２、第１１延在部Ｅ１１及び第１２延在部Ｅ１２）の長さとで決定される。
【００３５】
また、第１の共振周波数ｆ１における広帯域化は、第１２延在部Ｅ１２と、第１１延在部Ｅ１１と、第３延在部Ｅ３との長さ及び幅で決定される。
また、第１の共振周波数ｆ１におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃａ〜Ｃｄで決定される。
さらに、第１の共振周波数ｆ１の最終的な調整は、第１受動素子Ｐ１を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００３６】
したがって、第１の共振周波数ｆ１は、主に図２中の破線Ａ１で囲まれた部分で調整される。
このように、第１の共振周波数ｆ１については、第１エレメントＥＬ１の長さ及び幅と、第１受動素子Ｐ１と、アンテナ素子ＡＴと、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
【００３７】
次に、上記第３の共振周波数ｆ３は、第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２、第４延在部Ｅ４及び第５延在部の長さで決定される。
また、第３の共振周波数ｆ３における広帯域化は、第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２、第４延在部Ｅ４及び第５延在部の長さ及び幅で決定される。
また、第３の共振周波数ｆ３におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃｄ，Ｃｃ，Ｃｆ，Ｃｇで決定される。
さらに、第３の共振周波数ｆ３の最終的な調整は、第２受動素子Ｐ２を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００３８】
したがって、第３の共振周波数ｆ３は、主に図２中の一点鎖線Ａ３で囲まれた部分で調整される。
このように、第３の共振周波数ｆ３については、第１延在部Ｅ１，第２延在部Ｅ２，第２エレメントＥＬ２の長さ及び幅と、第２受動素子Ｐ２と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
【００３９】
次に、上記第４の共振周波数ｆ４は、第８延在部Ｅ８及び第７延在部Ｅ７の長さで決定される。
また、第４の共振周波数ｆ４における広帯域化は、第８延在部Ｅ８及び第７延在部Ｅ７の長さ及び幅で決定される。
また、第４の共振周波数ｆ４におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃｄ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉで決定される。
さらに、第４の共振周波数ｆ４の最終的な調整は、第３受動素子Ｐ３を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００４０】
したがって、第４の共振周波数ｆ４は、主に図２中の二点鎖線Ａ４で囲まれた部分で調整される。
このように、第４の共振周波数ｆ４については、第３エレメントＥＬ３（第７延在部Ｅ７及び第８延在部）の長さ及び幅と、第３受動素子Ｐ３と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
【００４１】
次に、上記第２の共振周波数ｆ２は、第７延在部Ｅ７、第１３延在部Ｅ１３、第１０延在部Ｅ１０及び第９延在部Ｅ９の長さで決定される。
また、第２の共振周波数ｆ２における広帯域化は、第７延在部Ｅ７、第１３延在部Ｅ１３、第１０延在部Ｅ１０及び第９延在部Ｅ９の長さ及び幅で決定される。
また、第２の共振周波数ｆ２におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃｄ，Ｃｉ，Ｃｊ，Ｃｋで決定される。
さらに、第２の共振周波数ｆ２の最終的な調整は、第４受動素子Ｐ４を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００４２】
したがって、第２の共振周波数ｆ２は、主に図２中の破線Ａ２で囲まれた部分で調整される。
このように、第２の共振周波数ｆ２については、第７延在部Ｅ７，第１３延在部Ｅ１３，第１０延在部Ｅ１０及び第９延在部Ｅ９の長さ及び幅と、第４受動素子Ｐ４と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
なお、上記の各共振周波数に対して、インピーダンス調整用受動素子である第５受動素子Ｐ５及び第６受動素子Ｐ６を用いて、最終的なインピーダンス調整をフレキシブルに行うことができる。
【００４３】
次に、開口パターン部Ｓ１の効果について説明する。
本実施形態では、開口パターン部Ｓ１が給電点ＦＰの近傍に設けられているが、この開口パターン部Ｓ１により、給電点ＦＰから左右の各エレメントへの高周波電流を効果的に流すことができる。
すなわち、開口パターン部Ｓ１が無い場合、図６の（ｂ）に示すように、給電点ＦＰからの高周波電流の流れの中で、図中の右側のアンテナエレメント（第３エレメントＥＬ３及び第４エレメントＥＬ４）への流れはスムーズであるが、左側への流れは給電点ＦＰからのエレメントとの容量成分が発生してしまう。これは、図６の（ｃ）に示す配線の場合も同様に、左側への流れがスムーズであるが、右側への流れは給電点ＦＰからのエレメントとの容量成分が発生してしまう。
【００４４】
その結果、左右各方向に２つずつのアンテナエレメントが設けられており、影響度も異なると共に、性能劣化に繋がってしまう。
また、図６の（ｄ）に示すように、開口パターン部Ｓ１が無く、中央から接続されるパターンの場合、同様の容量成分は左右両方へ発生してしまい、性能劣化が著しい。
【００４５】
さらに、図６の（ｅ）に示すように、開口パターン部Ｓ１の部分が開口しておらずに幅広パターンとされ、中央から面積を大きく接続されるパターンの場合、各エレメントへの高周波電流は問題ないが、アンテナ周辺に部品が実装されることにより、面積が大きいことから、性能劣化が増大してしまう。 特に、小型化や薄型化に伴い、周辺部品との距離も近くなり、更に性能劣化が著しく生じてしまう。
【００４６】
そこで、図６の（ａ）に示すように、本発明のような開口パターン部Ｓ１を設けることにより、開口パターン部Ｓ１内の容量成分により、周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減すると共に、各アンテナエレメントに流れる高周波電流を効率的に流すことができ、小型化と高性能化との両立を実現することができる。
【００４７】
次に、第１裏面パターン部Ｒ１と第２裏面パターン部Ｒ２とについて説明する。
まず、第１裏面パターン部Ｒ１では、表面において第６延在部Ｅ６と開口パターン部Ｓ１とに対する浮遊容量が発生している。
第１裏面パターン部Ｒ１を設計する場合、第６延在部Ｅ６に浮遊容量が発生しているため、第６延在部Ｅ６の延在方向は基板本体２の厚みによっては、浮遊容量を効果的に利用できなくなると共に、第６延在部Ｅ６に干渉してしまう場合が存在する。
【００４８】
これに対して、開口パターン部Ｓ１に向かう方向であれば、第６延在部Ｅ６に比べインピーダンスも低くなり、開口パターン部Ｓ１側の容量成分により、干渉の影響が少ない。そのため、第１裏面パターン部Ｒ１は、第１０延在部Ｅ１０の幅を最大幅とし、基板本体２の端部側から第６延在部Ｅ６の延在方向へ伸ばす設計が効果的である。
【００４９】
また、第２裏面パターン部Ｒ２では、第１３延在部Ｅ１３において、第１０延在部Ｅ１０間や、第１２延在部Ｅ１２とのパターン配置によるグランド面ＧＮＤ間の浮遊容量が発生している。そのため、第２裏面パターン部Ｒ２は、第１裏面パターン部Ｒ１と同様に、第１３延在部Ｅ１３の幅を最大限とし、基板本体２の端部側から第１２延在部Ｅ１２へ向かう方向へ伸ばす設計が効果的である。
【００５０】
次に、第１０延在部Ｅ１０及び第１３延在部Ｅ１３について説明する。
上記第１３延在部Ｅ１３は、第１０延在部Ｅ１０と組み合わせて直交したパターン配置となっている。この第１３延在部Ｅ１３が水平方向（第１０延在部Ｅ１０の延在方向）のみにパターン配置された場合、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量を考慮して第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量を設計する必要があるなど、設計の自由度が低下する。このため、更なる小型化が困難となる。
【００５１】
そこで、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量を利用する第１０延在部Ｅ１０を配置すると共に、第１３延在部Ｅ１３を第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量を利用する分配パターンに設計することで、各アンテナエレメントに流れる高周波電流も分配され、各浮遊容量を効果的に設計することができる。また、第１０延在部Ｅ１０の近傍までグランド面ＧＮＤを配置することができ、機器に使用する他の部品（ボタンスイッチ、マイク、ＦＰＣ等）を実装することが可能になり、機器の小型化にも繋がる利点がある。
【００５２】
次に、第５延在部Ｅ５について説明する。
上記第５延在部Ｅ５は、アンテナ素子ＡＴとの間の浮遊容量を利用したパターン配置となっているが、全体の小型化を考えた場合、アンテナ領域を少なくすることが必要となり、第５延在部Ｅ５とアンテナ素子ＡＴとの配置が重要となる。
第５延在部Ｅ５としては、幅を広く設計することが広帯域化に繋がるため理想的であるが、アンテナ領域により、小型化との両立が困難な場合がある。そこで、第５延在部Ｅ５の幅は細く設計すると共に、基板本体２の端部に近い場所に設計することが望ましい。
【００５３】
さらに、第３延在部Ｅ３と第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｆが発生する部分の第５延在部Ｅ５側のパターン幅を広げて幅広部Ｅ５ａとし、効率的なパターン配置とすることが好ましい。上記幅広部Ｅ５ａは、アンテナ素子ＡＴと第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｃとの影響を考慮し、四角形状ではなく角を落とした形状（三角形状、台形形状）にすることで、浮遊容量を効果的に利用しながら、第５延在部Ｅ５に流れる高周波電流をコントロールすることが可能となる。
【００５４】
このように本実施形態のアンテナ装置１０では、給電点ＦＰの近傍に、連結パターンＬ１と第１延在部（第１基端部）Ｅ１と第６延在部（第２基端部）Ｅ６との間で環状の開口パターン部Ｓ１が形成されているので、開口パターン部Ｓ１内に生じる容量成分Ｃｄによって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。
また、第３エレメントＥＬ３の第８延在部Ｅ８が、互いの間に浮遊容量が発生可能に、開口パターン部Ｓ１に対して対向状態に間隔を空けて延在しているので、開口パターン部Ｓ１と対向する第８延在部Ｅ８との間に浮遊容量Ｃｈを発生させることができ、第３エレメントＥＬ３の共振周波数におけるインピーダンス調整を行うことができる。
【００５５】
さらに、第８延在部Ｅ８が、スルーホールＨを介して表面側と接続され基板本体２の裏面にパターン形成された第１裏面パターン部Ｒ１を有し、該第１裏面パターン部Ｒ１が、グランド面ＧＮＤに向かって幅広に形成されているので、第６延在部Ｅ６に干渉せずに第６延在部Ｅ６との間の浮遊容量を効果的に発生させることができる。また、第１裏面パターン部Ｒ１がグランド面ＧＮＤに向かって幅広とされているので、第６延在部Ｅ６に比べインピーダンスも低くなり、開口パターン部Ｓ１（第１延在部Ｅ１及び第８延在部Ｅ８）との間の浮遊容量Ｃｈにより、干渉の影響も少なくできる。
【００５６】
また、第１グランド接続部Ｇ１及び第２グランド接続部Ｇ２に、それぞれインピーダンス調整用受動素子（第５受動素子Ｐ５、第６受動素子Ｐ６）が接続されているので、開口パターン部Ｓ１の設定と２つのインピーダンス調整用受動素子の設定とにより、各周波数帯のインピーダンス調整を行うことができる。
【００５７】
また、第１エレメントＥＬ１から第４エレメントＥＬ４までの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面ＧＮＤに対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ＡＴと各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化（２〜４共振）させることができる。
【００５８】
また、アンテナ素子ＡＴおよび第１〜第４受動素子Ｐ１〜Ｐ４の選択（定数変更等）によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた２〜４共振化が可能なアンテナ装置１０を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置用基板１で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
【００５９】
また、基板本体２の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴの選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
【００６０】
したがって、本実施形態のアンテナ装置１０では、第１受動素子Ｐ１、第２受動素子Ｐ２、第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４が、それぞれ対応する第１接続部Ｃ１、第２接続部Ｃ２、第３接続部Ｃ３及び第４接続部Ｃ４に接続されているので、第１〜第４受動素子Ｐ１〜Ｐ４を適宜選択するだけで２〜４共振化でき、用途や機器毎に対応した２つから４つの共振周波数で通信が可能である。
【実施例】
【００６１】
次に、本実施形態のアンテナ装置に基づいて作製した実施例において、各共振周波数での４共振化におけるＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）と放射パターンとについて測定した結果を、図７及び図８を参照して説明する。
【００６２】
なお、各受動素子は、２つの第１受動素子Ｐ１：３．３ｎＨのインダクタと１０ｎＨのインダクタとの２つ（合計で１３ｎＨのインダクタ）、第２受動素子Ｐ２：８．２ｎＨ、第３受動素子Ｐ３：４．７ｎＨのインダクタと５．６ｎＨのインダクタとの２つ（合計で１０ｎＨのインダクタ）、２つの第４受動素子Ｐ４：５．６ｎＨのインダクタと１２ｎＨのインダクタとの２つ（合計で１８ｎＨのインダクタ）を使用した。また、第５受動素子Ｐ５は０．５ｐＦのコンデンサを使用し、第６受動素子Ｐ６は８．２ｎＨのインダクタを使用した。
この結果、本発明の実施例では、第１の共振周波数ｆ１から第４の共振周波数ｆ４までの各共振周波数で、図７に示すように、良好なＶＳＷＲ特性が得られている。
【００６３】
また、放射パターンの測定については、第２延在部Ｅ２の延在方向であってグランド面ＧＮＤに向かう方向をＸ方向とし、第３延在部Ｅ３の延在方向の逆方向をＹ方向とし、基板本体２の表面に対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＺＸ面に対する垂直偏波，水平偏波および電力利得を測定した。
【００６４】
図８の（ａ）は、９２０ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１における放射パターン（ＺＸ面）であり、平均電力利得が−５．１ｄＢｉであった。
図８の（ｂ）は、１４００ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２における放射パターン（ＺＸ面）であり、平均電力利得が−１．９ｄＢｉであった。
図８の（ｃ）は、１９２０ＭＨｚ帯域の第４の共振周波数ｆ４における放射パターン（ＺＸ面）であり、平均電力利得が−０．８ｄＢｉであった。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
【００６６】
例えば、上記実施形態では、第１エレメントにアンテナ素子を設けたが、他のエレメントにもアンテナ素子を設けても構わない。この場合、アンテナ素子により、エレメントの長さを短縮することができ、アンテナ占有面積が狭い場合などに好適である。例えば、第５延在部，第８延在部，第１３延在部，第１０延在部にアンテナ素子を接続しても構わない。
また、アンテナ素子を利用した一番低い周波数帯以外のアンテナエレメント（第１エレメント以外のエレメント）については、使用する周波数帯をフレキシブルに変更、入れ替え可能である。
【００６７】
さらに、本発明においては、最大４共振化を実現しているが、アンテナ素子を利用した一番低い周波数帯以外については、各受動素子の有無により、２共振化又は３共振化への対応も可能である。
すなわち、第２受動素子，第３受動素子及び第４受動素子のいずれか一つ又は二つを、それぞれ対応する第２接続部，第３接続部及び第４接続部に接続することで、任意に２共振化又は３共振化を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…アンテナ装置用基板、２…基板本体、１０…アンテナ装置、ＡＴ…アンテナ素子、Ｃ１…第１接続部、Ｃ２…第２接続部、Ｃ３…第３接続部、Ｃ４…第４接続部、Ｅ１…第１延在部（第１基端部）、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ６…第６延在部（第２基端部）、Ｅ７…第７延在部、Ｅ８…第８延在部、Ｅ９…第９延在部、Ｅ１０…第１０延在部、Ｅ１１…第１１延在部、Ｅ１２…第１２延在部、Ｅ１３…第１３延在部、ＥＬ１…第１エレメント、ＥＬ２…第２エレメント、ＥＬ３…第３エレメント、ＥＬ４…第４エレメント、Ｇ１…第１グランド接続部、Ｇ２…第２グランド接続部、ＧＮＤ…グランド面、Ｈ…スルーホール、Ｌ１…連結パターン、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４…第４受動素子、Ｐ５…第５受動素子（インピーダンス調整用受動素子）、Ｐ６…第６受動素子（インピーダンス調整用受動素子）、ＦＰ…給電点、Ｒ１…第１裏面パターン部、Ｒ２…第２裏面パターン部、Ｓ１…開口パターン部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献１では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。
【０００３】
また、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術として、特許文献２では、第１の放射電極と、第２の放射電極と、第１の放射電極の途中部と第２の放射電極の基端部との間に介設され、第２の放射電極を第１の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチとを備えるアンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８１０００号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６６２８７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、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のＱ値以外にも接着条件（接着剤の厚み、接着面積等）により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献２に記載のようなスイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数の切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。
そのため本発明者らは、複共振化が可能であると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置として、絶縁性の基板本体にグランド面と複数のアンテナエレメントとをそれぞれ金属箔でパターン形成したアンテナ装置について鋭意研究を進めていたが、給電点から分かれて延在する複数のアンテナエレメントを形成すると、給電点からの高周波電流を各アンテナエレメントにバランス良くスムーズに流すことが難しいという不都合があった。また、小型化や薄型化に伴い、距離が近くなった周辺部品の影響により、アンテナ性能が劣化してしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複数のアンテナエレメントに効果的に高周波電流を流すことができると共に、周辺部品の影響を抑制することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面と複数のアンテナエレメントとを備え、前記複数のアンテナエレメントが、前記グランド面近傍の基端に共通の給電点が設けられていると共に前記給電点から互いに別の２方向に向けて延在する第１基端部及び第２基端部のいずれかに分かれてこれらに接続され、基端が前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第１基端部の途中に接続された第１グランド接続部と、基端が前記第１グランド接続部が接続された位置から離間して前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第２基端部の途中に接続された第２グランド接続部と、前記第１基端部の前記第１グランド接続部の接続部分よりも先端側と前記第２基端部の前記第２グランド接続部の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンとを備え、前記給電点の近傍に、前記連結パターンと前記第１基端部と前記第２基端部との間で環状の開口パターン部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このアンテナ装置では、給電点の近傍に、連結パターンと第１基端部と第２基端部との間で環状の開口パターン部が形成されているので、開口パターン部内に生じる容量成分によって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。すなわち、開口パターン部により、給電点から第１基端部側と第２基端部側との各エレメントへの高周波電流の流れをバランスよく効果的に流すことができる。
【０００９】
第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、互いの間に浮遊容量が発生可能に、前記開口パターン部に対して対向状態に間隔を空けて延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、互いの間に浮遊容量が発生可能に、開口パターン部に対して対向状態に間隔を空けて延在しているので、開口パターン部と対向するアンテナエレメントとの間に浮遊容量を発生させることができ、当該アンテナエレメントの共振周波数におけるインピーダンス調整を行うことができる。
【００１０】
第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、途中に受動素子を有して延在し、前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、誘電体アンテナのアンテナ素子を有して延在し、前記複数のアンテナエレメントが、隣接するアンテナエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するアンテナエレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、複数のアンテナエレメントが、隣接するアンテナエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するアンテナエレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子と各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。また、アンテナ素子および受動素子の選択（定数変更等）によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。なお、帯域幅は、各エレメントの長さおよび幅と各浮遊容量の設定により調整することが可能である。
また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、給電点の近傍に、連結パターンと第１基端部と第２基端部との間で環状の開口パターン部が形成されているので、開口パターン部内に生じる容量成分によって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。
特に、小型化・薄型化に伴い、周辺部品との距離が近くなる場合に、効果的であり、小型化等と高性能化との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るアンテナ装置の一実施形態において、アンテナ装置を示す配線図である。
【図２】本実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。
【図３】本実施形態において、アンテナ装置用基板を示す平面図及び裏面図である。
【図４】本実施形態において、アンテナ装置を示す平面図である。
【図５】本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）および底面図（ｄ）である。
【図６】本実施形態において、開口パターン部の機能を説明するための説明図である。
【図７】本発明に係るアンテナ装置の実施例において、４共振化におけるＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。
【図８】本発明に係る実施例において、９２０ＭＨｚ帯，１４００ＭＨｚ帯及び１９２０ＭＨｚ帯の放射パターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態におけるアンテナ装置１０は、図１から図４に示すように、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤと複数のアンテナエレメントＥＬ１〜ＥＬ４とを備えている。
上記複数のアンテナエレメントＥＬ１〜ＥＬ４は、グランド面ＧＮＤ近傍の基端に共通の給電点ＦＰが設けられていると共に給電点ＦＰから互いに別の２方向に向けて延在する第１延在部（第１基端部）Ｅ１及び第６延在部（第２基端部）Ｅ６のいずれかに分かれてこれらに接続されている。
【００１５】
すなわち、アンテナ装置１０は、アンテナ装置用基板１を備え、該アンテナ装置用基板１は、上記基板本体２と、該基板本体２にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成された第１エレメントＥＬ１、第２エレメントＥＬ２、第３エレメントＥＬ３、第４エレメントＥＬ４及びグランド面ＧＮＤとを備えている。
なお、グランド面ＧＮＤには、ＲＦ回路部品等の実装領域が設けられる。また、グランド面ＧＮＤは、基板本体２の表面だけでなく裏面にも、表面に対応した同様のパターンで形成されている。
【００１６】
上記第１エレメントＥＬ１は、グランド面ＧＮＤ近傍の基端に給電点ＦＰが設けられていると共に、途中に第１受動素子Ｐ１が接続可能な第１接続部Ｃ１と誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴとをこの順で有して延在している。なお、本実施形態では、図３及び図４に示すように、２つの第１接続部Ｃ１に第１受動素子Ｐ１をそれぞれ実装して２つの第１受動素子Ｐ１を直列に接続している。
上記第２エレメントＥＬ２は、基端が第１エレメントＥＬ１の給電点ＦＰと第１接続部Ｃ１との間に接続され、途中に第２受動素子Ｐ２が接続可能な第２接続部Ｃ２を有して延在している。
【００１７】
上記第３エレメントＥＬ３は、基端に給電点ＦＰが接続されていると共に、途中に第３受動素子Ｐ３が接続可能な第３接続部Ｃ３を有して延在している。なお、本実施形態では、図３及び図４に示すように、２つの第３接続部Ｃ３に第３受動素子Ｐ３をそれぞれ実装して２つの第３受動素子Ｐ３を直列に接続している。
【００１８】
上記第４エレメントＥＬ４は、基端が第３エレメントＥＬ３の給電点ＦＰと第３接続部Ｃ３との間に接続され、途中に第４受動素子Ｐ４が接続可能な第４接続部Ｃ４を有して延在している。なお、本実施形態では、図３及び図４に示すように、２つの第４接続部Ｃ４に第４受動素子Ｐ４をそれぞれ実装して２つの第４受動素子Ｐ４を直列に接続している。上記第１受動素子Ｐ１、第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４は、それぞれ２つの受動素子を組み合わせて用いているが、同じ特性の受動素子を２つ用いてもよいと共に別の特性の受動素子を２つ用いても構わない。また、２つの受動素子の組み合わせではなく、１つの受動素子又は３つ以上の受動素子の組み合わせとしても構わない。
【００１９】
上記第１エレメントＥＬ１は、グランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に給電点ＦＰから延びる第１延在部Ｅ１と、該第１延在部Ｅ１の先端からグランド面ＧＮＤから離間する方向に延在する第２延在部Ｅ２と、該第２延在部Ｅ２の先端から第１接続部Ｃ１を介してグランド面ＧＮＤに沿った方向へ延びて同方向に延在するアンテナ素子ＡＴが接続された第３延在部Ｅ３とを有している。なお、ここで、グランド面ＧＮＤに沿った方向とは、対向するグランド面ＧＮＤの端辺に沿った方向である。
【００２０】
なお、上記第１延在部Ｅ１は、給電点ＦＰからグランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に延びてから一旦グランド面ＧＮＤから離間する方向に延び、さらにグランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に延びており、クランク状に屈曲しつつ全体としてグランド面ＧＮＤに沿った方向の一方に延びている。
また、第１エレメントＥＬ１は、第３延在部Ｅ３の先端からグランド面ＧＮＤに向かって延びる第１１延在部Ｅ１１と、該第１１延在部Ｅ１１の先端からグランド面ＧＮＤに沿って第１延在部Ｅ１に向かって延びる第１２延在部Ｅ１２とを有している。すなわち、第１１延在部Ｅ１１と第１２延在部Ｅ１２とにより、第１エレメントＥＬ１の先端側は折り返されている。なお、第１１延在部Ｅ１１は、幅広な長方形状とされている。
【００２１】
上記第２エレメントＥＬ２は、第２延在部Ｅ２の先端から第２接続部Ｃ２を介して該第２延在部Ｅ２と同方向に延在した第４延在部Ｅ４と、該第４延在部Ｅ４の先端からアンテナ素子ＡＴ側へ第３延在部Ｅ３に沿った方向に延在する第５延在部Ｅ５とを有している。
また、上記第５延在部Ｅ５のアンテナ素子ＡＴに対向する部分よりも基端側は、先端側よりも幅広に形成された幅広部Ｅ５ａとされている。
【００２２】
上記第３エレメントＥＬ３は、グランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に給電点ＦＰから延びる第６延在部Ｅ６と、該第６延在部Ｅ６の先端からグランド面ＧＮＤから離間する方向に第３接続部Ｃ３を介して延在する第７延在部Ｅ７と、該第７延在部Ｅ７の先端から第４延在部Ｅ４に向けてグランド面ＧＮＤに沿った方向へ延在する第８延在部Ｅ８とを有している。なお、上記第６延在部Ｅ６は、給電点ＦＰからグランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に延びてから一旦グランド面ＧＮＤから離間する方向に延び、さらにグランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に延びており、クランク状に屈曲して全体としてグランド面ＧＮＤに沿った方向の他方に延びている。
すなわち、第１エレメントＥＬ１と第３エレメントＥＬ３との基端部分（第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６）とは、互いに給電点ＦＰから逆方向に分かれて延在している。
【００２３】
上記第８延在部Ｅ８は、スルーホールＨを介して表面側と接続され基板本体２の裏面にパターン形成された第１裏面パターン部Ｒ１を有し、該第１裏面パターン部Ｒ１が、グランド面ＧＮＤに向かって幅広に形成されている。なお、第１裏面パターン部Ｒ１は、基板本体２の端部側でスルーホールＨにより表面側の第８延在部Ｅ８と接続されている。
【００２４】
上記第４エレメントＥＬ４が、第７延在部Ｅ７の途中に先端が接続されていると共に第７延在部Ｅ７から間隔を空けて同方向に延在した第９延在部Ｅ９と、該第９延在部Ｅ９の先端から第７延在部Ｅ７から離間する方向へ延在した第１０延在部Ｅ１０とを有している。
また、第１０延在部Ｅ１０の基端側には、グランド面ＧＮＤから離間する方向に延在する第１３延在部Ｅ１３が接続されている。
上記第１３延在部Ｅ１３は、スルーホールＨを介して表面側と接続され基板本体２の裏面にパターン形成された第２裏面パターン部Ｒ２を有し、該第２裏面パターン部Ｒ２が、グランド面ＧＮＤに向かって幅広に形成されている。なお、第２裏面パターン部Ｒ２は、基板本体２の端部側でスルーホールＨにより表面側の第１３延在部Ｅ１３と接続されている。
【００２５】
また、このアンテナ装置用基板１は、基端がグランド面ＧＮＤに接続されていると共に先端が第１延在部（第１基端部）Ｅ１の途中、すなわち第１エレメントＥＬ１の第２エレメントＥＬ２との接続部分よりも基端側に接続された第１グランド接続部Ｇ１と、基端が第１グランド接続部Ｇ１が接続された位置から離間してグランド面ＧＮＤに接続されていると共に先端が第６延在部（第２基端部）Ｅ６の途中、すなわち第３エレメントＥＬ３の第４エレメントＥＬ４との接続部分よりも基端側に接続された第２グランド接続部Ｇ２と、第１延在部（第１基端部）Ｅ１の第１グランド接続部Ｇ１の接続部分よりも先端側と第６延在部（第２基端部）Ｅ６の第２グランド接続部Ｇ２の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンＬ１とを備えている。
【００２６】
また、給電点ＦＰの近傍に、連結パターンＬ１と第１延在部（第１基端部）Ｅ１と第６延在部（第２基端部）Ｅ６との間で環状の開口パターン部Ｓ１が形成されている。すなわち、クランク状に屈曲した第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６の一部と、連結パターンＬ１とで、グランド面ＧＮＤに沿って長い略四角形状の開口パターン部Ｓ１が構成されている。
【００２７】
上記第１グランド接続部Ｇ１には、インピーダンス調整用受動素子の第５受動素子Ｐ５が接続されていると共に、上記第２グランド接続部Ｇ２には、インピーダンス調整用受動素子の第６受動素子Ｐ６が接続されている。なお、本実施形態では、第５受動素子Ｐ５だけで直接、グランド面ＧＮＤと第１エレメントＥＬ１とを接続しており、第５受動素子Ｐ５自体が第１グランド接続部Ｇ１として機能している。また、第６受動素子Ｐ６だけで直接、グランド面ＧＮＤと第３エレメントＥＬ３とを接続しており、第６受動素子Ｐ６自体が第２グランド接続部Ｇ２として機能している。
【００２８】
上記基板本体２、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。なお、本実施形態の基板本体２の寸法は、長手方向：１１０ｍｍ、短手方向：５２ｍｍ、厚み：１．０ｍｍである。また、基板本体２におけるアンテナ領域（第４エレメントＥＬ４下のグランド面ＧＮＤの一部含む）の寸法は、基板本体２の長手方向：１１ｍｍ、基板本体２の短手方向：３５ｍｍである。
上記給電点ＦＰは、同軸ケーブル等の給電手段を介して高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、グランド面ＧＮＤの基端側に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点ＦＰに接続される。
【００２９】
上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図５に示すように、セラミックス等の誘電体１０１の表面にＡｇ等の導体パターン１０２が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン１０２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。なお、本実施形態のアンテナ素子ＡＴの寸法は、横幅：１０．５ｍｍ、奥行き：３．０ｍｍ、高さ：０．８ｍｍである。
上記第１受動素子Ｐ１〜第６受動素子Ｐ６は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。
【００３０】
本実施形態のアンテナ装置用基板１は、第１エレメントＥＬ１から第４エレメントＥＬ４までの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面ＧＮＤに対して間隔を空けて延在している。
【００３１】
すなわち、図２に示すように、第１２延在部Ｅ１２とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃａと、アンテナ素子ＡＴ（第３延在部Ｅ３）と第１２延在部Ｅ１２との間の浮遊容量Ｃｂと、アンテナ素子ＡＴと第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｃと、第３延在部Ｅ３と第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｆと、第５延在部Ｅ５と第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量Ｃｇと、開口パターン部Ｓ１（第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６）と第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量Ｃｈと、第８延在部Ｅ８と第１３延在部Ｅ１３との間の浮遊容量Ｃｉと、第７延在部Ｅ７と第９延在部Ｅ９との間の浮遊容量Ｃｊと、第１０延在部Ｅ１０とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｋとが発生可能である。また、開口パターン部Ｓ１による容量成分Ｃｄも発生する。
【００３２】
本実施形態のアンテナ装置１０は、図４に示すように、上記アンテナ装置用基板１を備え、第１受動素子Ｐ１、第２受動素子Ｐ２、第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４が、それぞれ対応する第１接続部Ｃ１、第２接続部Ｃ２、第３接続部Ｃ３及び第４接続部Ｃ４に接続されている。
【００３３】
次に、本実施形態のアンテナ装置１０における共振周波数について、図７を参照して説明する。
【００３４】
本実施形態のアンテナ装置１０では、図７に示すように、第１の共振周波数ｆ１，第２の共振周波数ｆ２，第３の共振周波数ｆ３及び第４の共振周波数ｆ４の４つに複共振化される。
上記第１の共振周波数ｆ１は、４つの共振周波数のうち低い周波数帯（例えば、９２０ＭＨｚ帯）のものであり、アンテナ素子ＡＴと、第１エレメントＥＬ１（第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２、第１１延在部Ｅ１１及び第１２延在部Ｅ１２）の長さとで決定される。
【００３５】
また、第１の共振周波数ｆ１における広帯域化は、第１２延在部Ｅ１２と、第１１延在部Ｅ１１と、第３延在部Ｅ３との長さ及び幅で決定される。
また、第１の共振周波数ｆ１におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃａ〜Ｃｄで決定される。
さらに、第１の共振周波数ｆ１の最終的な調整は、第１受動素子Ｐ１を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００３６】
したがって、第１の共振周波数ｆ１は、主に図２中の破線Ａ１で囲まれた部分で調整される。
このように、第１の共振周波数ｆ１については、第１エレメントＥＬ１の長さ及び幅と、第１受動素子Ｐ１と、アンテナ素子ＡＴと、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
【００３７】
次に、上記第３の共振周波数ｆ３は、第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２、第４延在部Ｅ４及び第５延在部の長さで決定される。
また、第３の共振周波数ｆ３における広帯域化は、第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２、第４延在部Ｅ４及び第５延在部の長さ及び幅で決定される。
また、第３の共振周波数ｆ３におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃｄ，Ｃｃ，Ｃｆ，Ｃｇで決定される。
さらに、第３の共振周波数ｆ３の最終的な調整は、第２受動素子Ｐ２を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００３８】
したがって、第３の共振周波数ｆ３は、主に図２中の一点鎖線Ａ３で囲まれた部分で調整される。
このように、第３の共振周波数ｆ３については、第１延在部Ｅ１，第２延在部Ｅ２，第２エレメントＥＬ２の長さ及び幅と、第２受動素子Ｐ２と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
【００３９】
次に、上記第４の共振周波数ｆ４は、第８延在部Ｅ８及び第７延在部Ｅ７の長さで決定される。
また、第４の共振周波数ｆ４における広帯域化は、第８延在部Ｅ８及び第７延在部Ｅ７の長さ及び幅で決定される。
また、第４の共振周波数ｆ４におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃｄ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉで決定される。
さらに、第４の共振周波数ｆ４の最終的な調整は、第３受動素子Ｐ３を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００４０】
したがって、第４の共振周波数ｆ４は、主に図２中の二点鎖線Ａ４で囲まれた部分で調整される。
このように、第４の共振周波数ｆ４については、第３エレメントＥＬ３（第７延在部Ｅ７及び第８延在部）の長さ及び幅と、第３受動素子Ｐ３と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
【００４１】
次に、上記第２の共振周波数ｆ２は、第７延在部Ｅ７、第１３延在部Ｅ１３、第１０延在部Ｅ１０及び第９延在部Ｅ９の長さで決定される。
また、第２の共振周波数ｆ２における広帯域化は、第７延在部Ｅ７、第１３延在部Ｅ１３、第１０延在部Ｅ１０及び第９延在部Ｅ９の長さ及び幅で決定される。
また、第２の共振周波数ｆ２におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ｃｄ，Ｃｉ，Ｃｊ，Ｃｋで決定される。
さらに、第２の共振周波数ｆ２の最終的な調整は、第４受動素子Ｐ４を用いてフレキシブルに調整可能である。
【００４２】
したがって、第２の共振周波数ｆ２は、主に図２中の破線Ａ２で囲まれた部分で調整される。
このように、第２の共振周波数ｆ２については、第７延在部Ｅ７，第１３延在部Ｅ１３，第１０延在部Ｅ１０及び第９延在部Ｅ９の長さ及び幅と、第４受動素子Ｐ４と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
なお、上記の各共振周波数に対して、インピーダンス調整用受動素子である第５受動素子Ｐ５及び第６受動素子Ｐ６を用いて、最終的なインピーダンス調整をフレキシブルに行うことができる。
【００４３】
次に、開口パターン部Ｓ１の効果について説明する。
本実施形態では、開口パターン部Ｓ１が給電点ＦＰの近傍に設けられているが、この開口パターン部Ｓ１により、給電点ＦＰから左右の各エレメントへの高周波電流を効果的に流すことができる。
すなわち、開口パターン部Ｓ１が無い場合、図６の（ｂ）に示すように、給電点ＦＰからの高周波電流の流れの中で、図中の右側のアンテナエレメント（第３エレメントＥＬ３及び第４エレメントＥＬ４）への流れはスムーズであるが、左側への流れは給電点ＦＰからのエレメントとの容量成分が発生してしまう。これは、図６の（ｃ）に示す配線の場合も同様に、左側への流れがスムーズであるが、右側への流れは給電点ＦＰからのエレメントとの容量成分が発生してしまう。
【００４４】
その結果、左右各方向に２つずつのアンテナエレメントが設けられており、影響度も異なると共に、性能劣化に繋がってしまう。
また、図６の（ｄ）に示すように、開口パターン部Ｓ１が無く、中央から接続されるパターンの場合、同様の容量成分は左右両方へ発生してしまい、性能劣化が著しい。
【００４５】
さらに、図６の（ｅ）に示すように、開口パターン部Ｓ１の部分が開口しておらずに幅広パターンとされ、中央から面積を大きく接続されるパターンの場合、各エレメントへの高周波電流は問題ないが、アンテナ周辺に部品が実装されることにより、面積が大きいことから、性能劣化が増大してしまう。 特に、小型化や薄型化に伴い、周辺部品との距離も近くなり、更に性能劣化が著しく生じてしまう。
【００４６】
そこで、図６の（ａ）に示すように、本発明のような開口パターン部Ｓ１を設けることにより、開口パターン部Ｓ１内の容量成分により、周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減すると共に、各アンテナエレメントに流れる高周波電流を効率的に流すことができ、小型化と高性能化との両立を実現することができる。
【００４７】
次に、第１裏面パターン部Ｒ１と第２裏面パターン部Ｒ２とについて説明する。
まず、第１裏面パターン部Ｒ１では、表面において第６延在部Ｅ６と開口パターン部Ｓ１とに対する浮遊容量が発生している。
第１裏面パターン部Ｒ１を設計する場合、第６延在部Ｅ６に浮遊容量が発生しているため、第６延在部Ｅ６の延在方向は基板本体２の厚みによっては、浮遊容量を効果的に利用できなくなると共に、第６延在部Ｅ６に干渉してしまう場合が存在する。
【００４８】
これに対して、開口パターン部Ｓ１に向かう方向であれば、第６延在部Ｅ６に比べインピーダンスも低くなり、開口パターン部Ｓ１側の容量成分により、干渉の影響が少ない。そのため、第１裏面パターン部Ｒ１は、第１０延在部Ｅ１０の幅を最大幅とし、基板本体２の端部側から第６延在部Ｅ６の延在方向へ伸ばす設計が効果的である。
【００４９】
また、第２裏面パターン部Ｒ２では、第１３延在部Ｅ１３において、第１０延在部Ｅ１０間や、第１２延在部Ｅ１２とのパターン配置によるグランド面ＧＮＤ間の浮遊容量が発生している。そのため、第２裏面パターン部Ｒ２は、第１裏面パターン部Ｒ１と同様に、第１３延在部Ｅ１３の幅を最大限とし、基板本体２の端部側から第１２延在部Ｅ１２へ向かう方向へ伸ばす設計が効果的である。
【００５０】
次に、第１０延在部Ｅ１０及び第１３延在部Ｅ１３について説明する。
上記第１３延在部Ｅ１３は、第１０延在部Ｅ１０と組み合わせて直交したパターン配置となっている。この第１３延在部Ｅ１３が水平方向（第１０延在部Ｅ１０の延在方向）のみにパターン配置された場合、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量を考慮して第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量を設計する必要があるなど、設計の自由度が低下する。このため、更なる小型化が困難となる。
【００５１】
そこで、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量を利用する第１０延在部Ｅ１０を配置すると共に、第１３延在部Ｅ１３を第８延在部Ｅ８との間の浮遊容量を利用する分配パターンに設計することで、各アンテナエレメントに流れる高周波電流も分配され、各浮遊容量を効果的に設計することができる。また、第１０延在部Ｅ１０の近傍までグランド面ＧＮＤを配置することができ、機器に使用する他の部品（ボタンスイッチ、マイク、ＦＰＣ等）を実装することが可能になり、機器の小型化にも繋がる利点がある。
【００５２】
次に、第５延在部Ｅ５について説明する。
上記第５延在部Ｅ５は、アンテナ素子ＡＴとの間の浮遊容量を利用したパターン配置となっているが、全体の小型化を考えた場合、アンテナ領域を少なくすることが必要となり、第５延在部Ｅ５とアンテナ素子ＡＴとの配置が重要となる。
第５延在部Ｅ５としては、幅を広く設計することが広帯域化に繋がるため理想的であるが、アンテナ領域により、小型化との両立が困難な場合がある。そこで、第５延在部Ｅ５の幅は細く設計すると共に、基板本体２の端部に近い場所に設計することが望ましい。
【００５３】
さらに、第３延在部Ｅ３と第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｆが発生する部分の第５延在部Ｅ５側のパターン幅を広げて幅広部Ｅ５ａとし、効率的なパターン配置とすることが好ましい。上記幅広部Ｅ５ａは、アンテナ素子ＡＴと第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｃとの影響を考慮し、四角形状ではなく角を落とした形状（三角形状、台形形状）にすることで、浮遊容量を効果的に利用しながら、第５延在部Ｅ５に流れる高周波電流をコントロールすることが可能となる。
【００５４】
このように本実施形態のアンテナ装置１０では、給電点ＦＰの近傍に、連結パターンＬ１と第１延在部（第１基端部）Ｅ１と第６延在部（第２基端部）Ｅ６との間で環状の開口パターン部Ｓ１が形成されているので、開口パターン部Ｓ１内に生じる容量成分Ｃｄによって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。
また、第３エレメントＥＬ３の第８延在部Ｅ８が、互いの間に浮遊容量が発生可能に、開口パターン部Ｓ１に対して対向状態に間隔を空けて延在しているので、開口パターン部Ｓ１と対向する第８延在部Ｅ８との間に浮遊容量Ｃｈを発生させることができ、第３エレメントＥＬ３の共振周波数におけるインピーダンス調整を行うことができる。
【００５５】
さらに、第８延在部Ｅ８が、スルーホールＨを介して表面側と接続され基板本体２の裏面にパターン形成された第１裏面パターン部Ｒ１を有し、該第１裏面パターン部Ｒ１が、グランド面ＧＮＤに向かって幅広に形成されているので、第６延在部Ｅ６に干渉せずに第６延在部Ｅ６との間の浮遊容量を効果的に発生させることができる。また、第１裏面パターン部Ｒ１がグランド面ＧＮＤに向かって幅広とされているので、第６延在部Ｅ６に比べインピーダンスも低くなり、開口パターン部Ｓ１（第１延在部Ｅ１及び第８延在部Ｅ８）との間の浮遊容量Ｃｈにより、干渉の影響も少なくできる。
【００５６】
また、第１グランド接続部Ｇ１及び第２グランド接続部Ｇ２に、それぞれインピーダンス調整用受動素子（第５受動素子Ｐ５、第６受動素子Ｐ６）が接続されているので、開口パターン部Ｓ１の設定と２つのインピーダンス調整用受動素子の設定とにより、各周波数帯のインピーダンス調整を行うことができる。
【００５７】
また、第１エレメントＥＬ１から第４エレメントＥＬ４までの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面ＧＮＤに対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ＡＴと各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化（２〜４共振）させることができる。
【００５８】
また、アンテナ素子ＡＴおよび第１〜第４受動素子Ｐ１〜Ｐ４の選択（定数変更等）によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた２〜４共振化が可能なアンテナ装置１０を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置用基板１で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
【００５９】
また、基板本体２の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴの選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
【００６０】
したがって、本実施形態のアンテナ装置１０では、第１受動素子Ｐ１、第２受動素子Ｐ２、第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４が、それぞれ対応する第１接続部Ｃ１、第２接続部Ｃ２、第３接続部Ｃ３及び第４接続部Ｃ４に接続されているので、第１〜第４受動素子Ｐ１〜Ｐ４を適宜選択するだけで２〜４共振化でき、用途や機器毎に対応した２つから４つの共振周波数で通信が可能である。
【実施例】
【００６１】
次に、本実施形態のアンテナ装置に基づいて作製した実施例において、各共振周波数での４共振化におけるＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）と放射パターンとについて測定した結果を、図７及び図８を参照して説明する。
【００６２】
なお、各受動素子は、２つの第１受動素子Ｐ１：３．３ｎＨのインダクタと１０ｎＨのインダクタとの２つ（合計で１３ｎＨのインダクタ）、第２受動素子Ｐ２：８．２ｎＨ、第３受動素子Ｐ３：４．７ｎＨのインダクタと５．６ｎＨのインダクタとの２つ（合計で１０ｎＨのインダクタ）、２つの第４受動素子Ｐ４：５．６ｎＨのインダクタと１２ｎＨのインダクタとの２つ（合計で１８ｎＨのインダクタ）を使用した。また、第５受動素子Ｐ５は０．５ｐＦのコンデンサを使用し、第６受動素子Ｐ６は８．２ｎＨのインダクタを使用した。
この結果、本発明の実施例では、第１の共振周波数ｆ１から第４の共振周波数ｆ４までの各共振周波数で、図７に示すように、良好なＶＳＷＲ特性が得られている。
【００６３】
また、放射パターンの測定については、第２延在部Ｅ２の延在方向であってグランド面ＧＮＤに向かう方向をＸ方向とし、第３延在部Ｅ３の延在方向の逆方向をＹ方向とし、基板本体２の表面に対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＺＸ面に対する垂直偏波，水平偏波および電力利得を測定した。
【００６４】
図８の（ａ）は、９２０ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１における放射パターン（ＺＸ面）であり、平均電力利得が−５．１ｄＢｉであった。
図８の（ｂ）は、１４００ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２における放射パターン（ＺＸ面）であり、平均電力利得が−１．９ｄＢｉであった。
図８の（ｃ）は、１９２０ＭＨｚ帯域の第４の共振周波数ｆ４における放射パターン（ＺＸ面）であり、平均電力利得が−０．８ｄＢｉであった。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
【００６６】
例えば、上記実施形態では、第１エレメントにアンテナ素子を設けたが、他のエレメントにもアンテナ素子を設けても構わない。この場合、アンテナ素子により、エレメントの長さを短縮することができ、アンテナ占有面積が狭い場合などに好適である。例えば、第５延在部，第８延在部，第１３延在部，第１０延在部にアンテナ素子を接続しても構わない。
また、アンテナ素子を利用した一番低い周波数帯以外のアンテナエレメント（第１エレメント以外のエレメント）については、使用する周波数帯をフレキシブルに変更、入れ替え可能である。
【００６７】
さらに、本発明においては、最大４共振化を実現しているが、アンテナ素子を利用した一番低い周波数帯以外については、各受動素子の有無により、２共振化又は３共振化への対応も可能である。
すなわち、第２受動素子，第３受動素子及び第４受動素子のいずれか一つ又は二つを、それぞれ対応する第２接続部，第３接続部及び第４接続部に接続することで、任意に２共振化又は３共振化を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…アンテナ装置用基板、２…基板本体、１０…アンテナ装置、ＡＴ…アンテナ素子、Ｃ１…第１接続部、Ｃ２…第２接続部、Ｃ３…第３接続部、Ｃ４…第４接続部、Ｅ１…第１延在部（第１基端部）、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ６…第６延在部（第２基端部）、Ｅ７…第７延在部、Ｅ８…第８延在部、Ｅ９…第９延在部、Ｅ１０…第１０延在部、Ｅ１１…第１１延在部、Ｅ１２…第１２延在部、Ｅ１３…第１３延在部、ＥＬ１…第１エレメント、ＥＬ２…第２エレメント、ＥＬ３…第３エレメント、ＥＬ４…第４エレメント、Ｇ１…第１グランド接続部、Ｇ２…第２グランド接続部、ＧＮＤ…グランド面、Ｈ…スルーホール、Ｌ１…連結パターン、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４…第４受動素子、Ｐ５…第５受動素子（インピーダンス調整用受動素子）、Ｐ６…第６受動素子（インピーダンス調整用受動素子）、ＦＰ…給電点、Ｒ１…第１裏面パターン部、Ｒ２…第２裏面パターン部、Ｓ１…開口パターン部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基板本体と、
該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面と複数のアンテナエレメントとを備え、
前記複数のアンテナエレメントが、前記グランド面近傍の基端に共通の給電点が設けられていると共に前記給電点から互いに別の２方向に向けて延在する第１基端部及び第２基端部のいずれかに分かれてこれらに接続され、
基端が前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第１基端部の途中に接続された第１グランド接続部と、
基端が前記第１グランド接続部が接続された位置から離間して前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第２基端部の途中に接続された第２グランド接続部と、
前記第１基端部の前記第１グランド接続部の接続部分よりも先端側と前記第２基端部の前記第２グランド接続部の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンとを備え、
前記給電点の近傍に、前記連結パターンと前記第１基端部と前記第２基端部との間で環状の開口パターン部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２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、互いの間に浮遊容量が発生可能に、前記開口パターン部に対して対向状態に間隔を空けて延在していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、途中に受動素子を有して延在し、
前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、誘電体アンテナのアンテナ素子を有して延在し、
前記複数のアンテナエレメントが、隣接するアンテナエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するアンテナエレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１】
絶縁性の基板本体と、
該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面と複数のアンテナエレメントとを備え、
前記複数のアンテナエレメントが、前記グランド面近傍の基端に共通の給電点が設けられていると共に前記給電点から互いに別の２方向に向けて延在する第１基端部及び第２基端部のいずれかに分かれてこれらに接続され、
基端が前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第１基端部の途中に接続された第１グランド接続部と、
基端が前記第１グランド接続部が接続された位置から離間して前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第２基端部の途中に接続された第２グランド接続部と、
前記第１基端部の前記第１グランド接続部の接続部分よりも先端側と前記第２基端部の前記第２グランド接続部の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンとを備え、
前記給電点の近傍に、前記連結パターンと前記第１基端部と前記第２基端部との間で環状の開口パターン部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２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、互いの間に浮遊容量が発生可能に、前記開口パターン部に対して対向状態に間隔を空けて延在していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、途中に受動素子を有して延在し、
前記複数のアンテナエレメントの少なくとも一つが、誘電体アンテナのアンテナ素子を有して延在し、
前記複数のアンテナエレメントが、隣接するアンテナエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するアンテナエレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とするアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１０６５１（Ｐ２０１３−１１０６５１Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５４０４（Ｐ２０１１−２５５４０４）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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