アンテナ装置
【課題】 省スペース化が可能であると共に、アンテナ間の相互結合を低減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】 回路基板本体２と、互いに離間して設けられ前記離間する方向Ｘに対して直交する方向Ｙであって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂと、回路基板本体２に形成されたグランド面ＧＮＤと、一対の同軸ケーブル４とを備え、第１アンテナ部及び第２アンテナ部が、アンテナ基板５と、アンテナ基板に形成されたグランドパターン６及びアンテナエレメント７とを備え、グランド面が、一対のアンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域ＧＮＤ２と、互いに対向配置された一対のグランドパターンの中間部分であってグランドパターンに対してグランド面非形成領域２ａを介して離間して形成された中間領域ＧＮＤ１とを有している。
【解決手段】 回路基板本体２と、互いに離間して設けられ前記離間する方向Ｘに対して直交する方向Ｙであって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂと、回路基板本体２に形成されたグランド面ＧＮＤと、一対の同軸ケーブル４とを備え、第１アンテナ部及び第２アンテナ部が、アンテナ基板５と、アンテナ基板に形成されたグランドパターン６及びアンテナエレメント７とを備え、グランド面が、一対のアンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域ＧＮＤ２と、互いに対向配置された一対のグランドパターンの中間部分であってグランドパターンに対してグランド面非形成領域２ａを介して離間して形成された中間領域ＧＮＤ１とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一基板上に２つのアンテナを有して各アンテナの相互結合を低減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、同一基板上に同一の周波数帯を使用するシステムが開発されている。例えば、Bluetooth（登録商標）やワイヤレスＬＡＮ等の２．４ＧＨｚ帯の通信システムが挙げられる。このような同一基板上に同一周波数のアンテナを設計する場合、各アンテナ間は互いに影響し合い、その結果、各アンテナ性能が劣化してしまう問題がある。このため、各アンテナの相互結合を低減するためには、各アンテナ間距離を離す必要があり、アンテナ領域が増大して装置全体の大型化を招いてしまう。
【０００３】
このような相互結合の対策として、従来、例えば特許文献１では、移動通信システムに使用される一対のパッチアンテナ間の結合を中和するアンテナの相互結合中和器であって、第１及び第２キャパシタ、第１および第２終端を設け、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め定められた周波数帯域にわたって中和するように選択された構成が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、グランド板上に対称に配置される一対のＬ字型折り返しモノポール、ブリッジ部、放射ストリップ部、直角に立ち上がる給電ストリップ部、短絡ストリップ部を有したアンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７８３１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２０６８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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に記載の相互結合中和器では、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め定められた周波数帯域にわたって中和するために、キャパシタを予め定められた大きさに形成する必要がある。また、各アンテナから引き出した同等振幅逆位相で注入する必要があり、アンテナレイアウトが複雑化し、小型化を含め、容易にアンテナや相互結合を調整することが困難であった。
また、特許文献２に記載のアンテナ装置では、給電ストリップ部の端部からブリッジ部までの距離により素子間相互結合を調整するため、不安定要素が大きく、生産性に乏しいと同時に、小型化が困難であった。さらに、近接した短絡ストリップ部同士の結合が発生し、グランド側への高周波電流の影響で、グランドを介して相互結合してしまい、グランドサイズ、アンテナサイズ等の設計条件に左右され、十分な相互結合抑制の実現は困難であった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、省スペース化が可能であると共に、アンテナ間の相互結合を低減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】
【０００８】
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の発明のアンテナ装置は、絶縁性の回路基板本体と、該回路基板本体の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向に対して直交する方向であって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部及び第２アンテナ部と、前記回路基板本体の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面と、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に設けられた一対のアンテナ側給電点とこれらアンテナ側給電点に対応して前記グランド面に設けられた一対の回路側給電点とを接続する一対の同軸ケーブルとを備え、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部が、前記回路基板本体の表面に設けられた絶縁性領域と、該絶縁性領域にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及びアンテナエレメントとをそれぞれ備え、前記グランドパターンが、前記直交する方向に延在し、前記アンテナエレメントが、前記グランドパターンの先端に設けられた前記アンテナ側給電点に基端が接続され前記直交する方向に開放端を向けて配置され、前記グランド面が、一対の前記アンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、互いに対向配置された一対の前記グランドパターンの中間部分であって前記グランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有していることを特徴とする。
【０００９】
このアンテナ装置では、グランド面が、一対のアンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、互いに対向配置された一対のグランドパターンの中間部分であってグランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有しているので、グランドパターンと中間領域とが離間していることで、互いの干渉によりグランド経由で相互結合レベルが劣化することを抑制することができる。したがって、第１アンテナ部と第２アンテナ部とについて、グランド経由の干渉を抑えることで、互いに間隔を大きく広げなくても第１アンテナ部と第２アンテナ部との相互結合を低減させることができる。
【００１０】
第２の発明のアンテナ装置は、第１の発明において、前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記グランドパターンの直上を避け前記両側領域の直上を経由した後、前記グランド面非形成領域の直上を通って前記中間領域に設けられた前記回路側給電点に配線されていることを特徴とする。
【００１１】
このアンテナ装置では、同軸ケーブルが、アンテナ側給電点からグランドパターンの直上を避け両側領域の直上を経由した後、グランド面非形成領域の直上を通って中間領域に設けられた回路側給電点に配線されているので、同軸ケーブルがグランドパターンの近傍で該グランドパターンと互いに平行にならず、グランドパターンを流れる高周波電流と同軸ケーブルを流れる高周波電流とが分離され、アンテナ部からグランド面の中間領域に対する高周波電流の流れをより効果的に流すことができる。
例えば、同軸ケーブルがグランドパターンの直上で該グランドパターンと平行に配置された場合、互いに流れる高周波電流が同位相になり、同軸ケーブルに流れる高周波電流に影響を与えてアンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまうが、本発明では、上記両高周波電流の位相が異なるため、第１アンテナ部と第２アンテナ部とについて、それぞれ同軸ケーブルからグランド面への高周波電流の流れを安定して確保することができる。さらに、同軸ケーブルが両側領域の直上を一部経由することにより、同軸ケーブルからの輻射による両側領域との電磁結合を適度に利用し、アンテナ部から中間領域へ高周波電流を効果的に流すことができる。
【００１２】
さらに、第３の発明のアンテナ装置は、第２の発明において、前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記離間する方向の反対方向に前記両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部と、前記両側領域の直上から前記直交する方向に前記グランド面非形成領域まで延在する第２ケーブル部と、前記グランド面非形成領域の直上から前記離間する方向の反対方向に前記回路側給電点まで延在する第３ケーブル部とから構成されていることを特徴とする。
このアンテナ装置では、同軸ケーブルが、アンテナ側給電点から前記離間する方向の反対方向に両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部と、両側領域の直上から前記直交する方向にグランド面非形成領域まで延在する第２ケーブル部と、グランド面非形成領域の直上から前記離間する方向の反対方向に回路側給電点まで延在する第３ケーブル部とから構成されているので、第１〜第３ケーブル部の長さを調整することで位相調整と電磁結合調整と相互結合レベル調整とをそれぞれ行うことができる。
すなわち、第１ケーブル部の長さを調整することで、グランドパターンと同軸ケーブルとの間の高周波電流の流れの位相調整が可能である。また、第２ケーブル部の長さを調整することで、グランド面（両側領域）と同軸ケーブルとの間の電磁結合を調整可能である。さらに、第３ケーブル部の長さを調整することで、第１アンテナ部と第２アンテナ部との相互結合レベルを調整することができる。
【００１３】
第４の発明のアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記同軸ケーブルが、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定され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、同軸ケーブルが使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定されているので、同軸ケーブルの輻射及び両側領域との間の電磁結合を効果的に利用することができる。なお、同軸ケーブルが使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さであると、アンテナ部から見た高周波電流の流れを最大限に利用できなくなると共に、グランドパターンに流れる高周波電流との影響により、アンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。
【００１４】
第５の発明のアンテナ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられ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、アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられているので、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、アンテナエレメントを短くでき、小型化および高性能化が可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、グランド面が、一対のアンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、一対のグランドパターンの中間部分であってグランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有しているので、グランド経由の互いの干渉により相互結合レベルが劣化することを抑制することができ、小型化が可能で高性能なアンテナ特性を得ることができる。
したがって、同一基板上にBluetooth（登録商標）やワイヤレスＬＡＮ等の同一周波数帯を使用する２つのアンテナを設計する場合に、アンテナ間の距離を大きく離さなくても相互結合によるアンテナ性能の劣化を抑制でき、省スペース化（小型化、薄型化）が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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平面図である。
【図２】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）、底面図（ｄ）および背面図（ｅ）である。
【図３】グランド面非形成領域が有る本実施形態の場合（ａ）とグランド面非形成領域が無い比較例の場合（ｂ）とで、アンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図４】本実施形態において、同軸ケーブルがグランド面の直上のみを経由した場合（ａ）とグランドパターンの直上を該グランドパターンに平行に経由した後にグランド面非形成領域の直上を通る場合（ｂ）とで、アンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図５】本発明に係るアンテナ装置の第１実施例において、相互結合レベルの測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明に係るアンテナ装置の比較例において、グランド面非形成領域が無い場合の相互結合レベルの測定結果を示すグラフである。
【図７】本発明に係るアンテナ装置の第２実施例において、同軸ケーブルがグランド面の直上のみを経由した場合の相互結合レベルの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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４を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１に示すように、絶縁性の回路基板本体２と、該回路基板本体２の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向Ｘに対して直交する方向Ｙであって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂと、回路基板本体２の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤと、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂに設けられた一対のアンテナ側給電点ＦＰ１とこれらアンテナ側給電点ＦＰ１に対応してグランド面ＧＮＤに設けられた一対の回路側給電点ＦＰ２とを接続する一対の同軸ケーブル４とを備えている。
【００１９】
上記第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂは、回路基板本体２の表面に設置された絶縁性領域となる絶縁性のアンテナ基板５と、該アンテナ基板５の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン６及びアンテナエレメント７とをそれぞれ備えている。
上記グランドパターン６は、前記直交する方向Ｙに延在している。すなわち、グランドパターン６は、前記離間する方向Ｘに直交する方向Ｙに向けて延在した長方形状にパターン形成されている。したがって、一対のグランドパターン６は、互いに対向して平行に形成されている。
【００２０】
上記アンテナエレメント７は、グランドパターン６の先端に設けられたアンテナ側給電点ＦＰ１に基端が接続され前記直交する方向Ｙに開放端を向けて配置されている。なお、一対のグランドパターン６の基端は、回路基板本体２の一端辺の近傍に位置している端部である。
【００２１】
このアンテナエレメント７は、グランドパターン６の先端から該グランドパターン６の延在方向に延在して途中に第１受動素子Ｐ１が接続された第１エレメント７ａと、該第１エレメント７ａの途中であって第１受動素子Ｐ１より基端側に先端が接続されていると共に途中に第２受動素子Ｐ２が接続され基端がアンテナ側給電点ＦＰ１から離間した位置でグランドパターン６に接続されている第２エレメント７ｂとを有している。
上記第１受動素子Ｐ１及び第２受動素子Ｐ２は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線等が採用される。
【００２２】
また、アンテナエレメント７の先端部、すなわち第１エレメント７ａの先端部には、誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが設けられている。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２に示すように、セラミックス等の誘電体２１の表面にＡｇ等の導体パターン２２が形成されたチップアンテナである。これらのアンテナ素子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２２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。
【００２３】
なお、これらのアンテナ素子ＡＴは、第１エレメント７ａの延在方向に沿って設置されている。すなわち、第１エレメント７ａおよびアンテナ素子ＡＴは、対向するグランド面ＧＮＤの両側領域ＧＮＤ２の端辺に沿って平行に配されている。したがって、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂのアンテナ素子ＡＴの先端は、それぞれ各アンテナ部の開放端となり、互いに平行かつ同一方向に向けて配置されている。
【００２４】
上記グランド面ＧＮＤは、一対のアンテナエレメント７の近傍まで形成された一対の両側領域ＧＮＤ２と、互いに対向配置された一対のグランドパターン６の中間部分であってグランドパターン６に対してグランド面非形成領域２ａを介して離間して形成された中間領域ＧＮＤ１とを有している。すなわち、一対のグランド面非形成領域２ａは、回路基板本体２の表面における隣接する一対の角部側でグランド面ＧＮＤが矩形状に形成されておらず回路基板本体２の表面が露出している領域とされ、これらグランド面非形成領域２ａの間に中間領域ＧＮＤ１が設けられている。また、これらグランド面非形成領域２ａの前記直交する方向Ｙ側（アンテナ部の開放端方向）に、両側領域ＧＮＤ２が設けられている。
【００２５】
上記同軸ケーブル４は、アンテナ側給電点ＦＰ１からグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を経由した後、グランド面非形成領域２ａの直上を通って中間領域ＧＮＤ１に設けられた回路側給電点ＦＰ２に配線されている。すなわち、この同軸ケーブル４は、図３の（ａ）に示すように、アンテナ側給電点ＦＰ１から前記離間する方向Ｘの反対方向に両側領域ＧＮＤ２の直上まで延在する第１ケーブル部４ａと、両側領域ＧＮＤ２の直上から前記直交する方向Ｙにグランド面非形成領域２ａまで延在する第２ケーブル部４ｂと、グランド面非形成領域２ａの直上から前記離間する方向Ｘの反対方向に回路側給電点ＦＰ２まで延在する第３ケーブル部４ｃとから構成されている。
また、この同軸ケーブル４は、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定されている。
【００２６】
上記回路基板本体２及びアンテナ基板５は、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。
回路基板本体２は、長方形状であり、互いに対向する両辺側にそれぞれグランド面ＧＮＤが形成されていない実装用領域が形成され、これら領域にそれぞれ長方形状のアンテナ基板５が、回路基板本体２の上記両辺に沿って実装されている。すなわち、これら一対のアンテナ基板５は、互いに平行に同一方向に向けて延在して配置されている。これらアンテナ基板５は、回路基板本体２にネジ止めや接着剤等により固定される。
【００２７】
上記アンテナ側給電点ＦＰ１には、上述したように同軸ケーブル４の一端側の芯線が接続され、該同軸ケーブル４の一端側のグランド線は、グランドパターン６に接続されている。また、上記回路側給電点ＦＰ２には、上述したように同軸ケーブル４の他端側の芯線が接続され、該同軸ケーブル４の他端側のグランド線は、グランド面ＧＮＤの中間領域ＧＮＤ１に接続されている。この回路側給電点ＦＰ２は、グランド面ＧＮＤに設けられる高周波回路（図示略）の給電配線に接続されている。
【００２８】
次に、本実施形態のアンテナ装置における同軸ケーブル４の配線状態によるアンテナ性能について説明する。
まず、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとが互いに対向しているため、アンテナ部間のグランド面ＧＮＤを介して結合が少なからず発生する。また、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤとは、同軸ケーブル４によってグランド接続されている。
【００２９】
また、グランドパターン６の長さは、同軸ケーブル４及びグランド面ＧＮＤよりも短くなる場合が多く、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂから見た高周波電流の流れは、グランドパターン６よりも同軸ケーブル４を介してグランド面ＧＮＤに流すことが有効である。
【００３０】
例えば、比較例として、図３の（ｂ）に示すように、グランド面非形成領域２ａが無い場合、すなわちグランドパターン６とグランド面ＧＮＤとの間隔が狭く近接している場合、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤとの間の干渉により、グランド経由で相互結合レベルが劣化してしまう。
これに対して、図３の（ａ）に示すように、本実施形態では、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤとの間の間隔を空けるためにグランド面を形成しないグランド面非形成領域２ａを設けている。この場合、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤ（中間領域ＧＮＤ１）との間隔が広いために、互いの干渉が少なくグランド経由での相互結合レベルが抑制される。
【００３１】
また、本実施形態では、図３の（ａ）に示すように、同軸ケーブル４が両側領域ＧＮＤ２の直上を一部経由することにより、同軸ケーブル４からの輻射による両側領域ＧＮＤ２との電磁結合を適度に利用し、アンテナ部から中間領域ＧＮＤ１へ高周波電流を効果的に流すことができる。
【００３２】
すなわち、第２ケーブル部４ｂの長さを調整することで、グランド面ＧＮＤ（両側領域ＧＮＤ２）と同軸ケーブル４との間の電磁結合を調整可能である。また、第１ケーブル部４ａの長さを調整することで、グランドパターン６と同軸ケーブル４との間の高周波電流の流れの位相調整が可能である。なお、第１ケーブル部４ａも両側領域ＧＮＤ２の直上に一部が配されるので、この部分の長さを変えることでもグランド面ＧＮＤとの電磁誘導の調整が可能である。さらに、第３ケーブル部４ｃの長さを調整することで、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを調整することができる。
【００３３】
なお、第１ケーブル部４ａの長さをｅ、第２ケーブル部４ｂの長さをｆ、第３ケーブル部４ｃの長さをｇとすると、各ケーブル部の長さは、以下の関係に設定することが好ましい。
ｅ＜ｇ、ｇ≠０
同軸ケーブルの全長≧ｇ≧使用周波数に対応する波長の４分の１
【００３４】
なお、図４の（ａ）に示すように、同軸ケーブル４がグランド面ＧＮＤの直上のみを経由した場合、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとのアンテナエレメント７間がグランド面ＧＮＤ（両側領域ＧＮＤ２）となっていると共に、アンテナエレメント７近傍において同軸ケーブル４からの輻射がグランド面ＧＮＤに多く流れるため、電磁結合が必要以上に強くなり、アンテナ特性に悪影響を与える場合がある。
【００３５】
また、図４の（ｂ）に示すように、同軸ケーブル４がグランドパターン６の直上で該グランドパターン６と平行に配置された場合、グランドパターン６に流れる高周波電流６ｉと同軸ケーブル４に流れる高周波電流４ｉとが同位相になり、同軸ケーブル４に流れる高周波電流４ｉに影響を与えてアンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。
これらに対して同軸ケーブル４が両側領域ＧＮＤ２の直上を一部経由する上記実施形態（図３の（ａ））では、上記電磁結合が適度に行われると共に上記両高周波電流の位相が異なるため、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとについて、それぞれ同軸ケーブル４からグランド面ＧＮＤへの高周波電流の流れを安定して確保することができる。
【００３６】
このように本実施形態のアンテナ装置１では、グランド面ＧＮＤが、一対のアンテナエレメント７の近傍まで形成された一対の両側領域ＧＮＤ２と、互いに対向配置された一対のグランドパターン６の中間部分であってグランドパターン６に対してグランド面非形成領域２ａを介して離間して形成された中間領域ＧＮＤ１とを有しているので、グランドパターン６と中間領域ＧＮＤ１とが離間していることで、互いの干渉によりグランド経由で相互結合レベルが劣化することを抑制することができる。
【００３７】
また、同軸ケーブル４が、アンテナ側給電点ＦＰ１からグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を経由した後、グランド面非形成領域２ａの直上を通って中間領域に設けられた回路側給電点ＦＰ２に配線されているので、同軸ケーブル４がグランドパターン６の近傍で該グランドパターン６と互いに平行にならず、グランドパターン６を流れる高周波電流６ｉと同軸ケーブル４を流れる高周波電流４ｉとが分離され、アンテナ部からグランド面ＧＮＤの中間領域ＧＮＤ１に対する高周波電流の流れをより効果的に流すことができる。さらに、同軸ケーブル４が両側領域ＧＮＤ２の直上を一部経由することにより、同軸ケーブル４からの輻射による両側領域ＧＮＤ２との電磁結合を適度に利用し、アンテナ部から中間領域ＧＮＤ１へ高周波電流を効果的に流すことができる。
【００３８】
また、同軸ケーブル４が、アンテナ側給電点ＦＰ１から前記離間する方向Ｘの反対方向に両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部４ａと、両側領域ＧＮＤ２の直上から前記直交する方向Ｙにグランド面非形成領域２ａまで延在する第２ケーブル部４ｂと、グランド面非形成領域２ａの直上から前記離間する方向Ｘの反対方向に回路側給電点ＦＰ２まで延在する第３ケーブル部４ｃとから構成されているので、第１〜第３ケーブル部４ａ〜４ｃの長さを調整することで位相調整と電磁結合調整と相互結合レベル調整とをそれぞれ行うことができる。
【００３９】
さらに、同軸ケーブル４が、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定されているので、同軸ケーブル４の輻射及び両側領域ＧＮＤ２との間の電磁結合を効果的に利用することができる。
また、アンテナエレメント７の先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが設けられているので、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴの選択によって、アンテナエレメント７を短くでき、小型化および高性能化が可能になる。
【実施例】
【００４０】
上記実施形態のアンテナ装置の第１実施例として、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図５に示す。なお、第１受動素子Ｐ１としては、Ｌ＝１３ｎＨのインダクタを使用し、第２受動素子Ｐ２としては、Ｒ＝０Ωのジャンパー線を使用した。また、この測定では、同軸ケーブル４は、使用周波数に対応する波長の４分の１の長さとして５０ｍｍに設定した。
この結果からわかるように、所望の周波数帯において相互結合が大幅に抑制されており、２４４２ＭＨｚにおいて−３４．０ｄＢが得られている。
【００４１】
これに対して比較例として、図３の（ｂ）に示すように、グランド面非形成領域２ａが無い場合について、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図６に示す。
この結果からわかるように、グランド面非形成領域２ａが無い場合、２４４２ＭＨｚにおいて−１６．８ｄＢとなり、本発明の第１実施例（−３４．０ｄＢ）に比べて１７．２ｄＢ劣化している。
【００４２】
また、本発明の第２実施例として、図４に示すように、同軸ケーブル４がグランド面ＧＮＤの直上のみを経由した場合について、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図７に示す。
この結果からわかるように、同軸ケーブル４がグランド面ＧＮＤの直上のみを経由した場合、２４４２ＭＨｚにおいて−２５．０ｄＢとなり、上記比較例よりは、相互結合レベルが向上しているが、本発明の第１実施例（−３４．０ｄＢ）に比べて９．０ｄＢ劣化している。
【００４３】
このように、同軸ケーブル４がグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を経由した後、グランド面非形成領域２ａの直上を通っている本発明の第１実施例では、グランド面ＧＮＤの直上のみを経由した第２実施例に比べ、さらに相互結合が抑制されていることがわかる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態及び上記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。
例えば、上記実施形態では、第１アンテナ部と第２アンテナ部とが、同一の周波数帯を使用するアンテナを構成するが、互いに異なる周波数帯を使用するアンテナとしても構わない。
【００４５】
また、上記実施形態では、回路基板本体の表面に絶縁性のアンテナ基板が実装され、該アンテナ基板の表面がグランドパターン及びアンテナエレメントをパターン形成するための絶縁性領域（表面に絶縁性材料が露出している領域）とされているが、アンテナ基板を用いずに、回路基板本体の表面に直接、絶縁性領域を設けて、該絶縁性領域（回路基板本体の表面）に直にグランドパターン及びアンテナエレメントをパターン形成してアンテナ部を設けても構わない。
【符号の説明】
【００４６】
１…アンテナ装置、２…回路基板本体、２ａ… グランド面非形成領域、３Ａ…第１アンテナ部、３Ｂ…第２アンテナ部、４…同軸ケーブル、４ａ…第１ケーブル部、４ｂ…第２ケーブル部、４ｃ…第３ケーブル部、５…アンテナ基板（絶縁性領域）、６…グランドパターン、７…アンテナエレメント、ＦＰ１…アンテナ側給電点、ＦＰ２…回路側給電点、ＧＮＤ…グランド面、ＧＮＤ１…グランド面の中間領域、ＧＮＤ２…グランド面の両側領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一基板上に２つのアンテナを有して各アンテナの相互結合を低減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、同一基板上に同一の周波数帯を使用するシステムが開発されている。例えば、Bluetooth（登録商標）やワイヤレスＬＡＮ等の２．４ＧＨｚ帯の通信システムが挙げられる。このような同一基板上に同一周波数のアンテナを設計する場合、各アンテナ間は互いに影響し合い、その結果、各アンテナ性能が劣化してしまう問題がある。このため、各アンテナの相互結合を低減するためには、各アンテナ間距離を離す必要があり、アンテナ領域が増大して装置全体の大型化を招いてしまう。
【０００３】
このような相互結合の対策として、従来、例えば特許文献１では、移動通信システムに使用される一対のパッチアンテナ間の結合を中和するアンテナの相互結合中和器であって、第１及び第２キャパシタ、第１および第２終端を設け、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め定められた周波数帯域にわたって中和するように選択された構成が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、グランド板上に対称に配置される一対のＬ字型折り返しモノポール、ブリッジ部、放射ストリップ部、直角に立ち上がる給電ストリップ部、短絡ストリップ部を有したアンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７８３１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２０６８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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に記載の相互結合中和器では、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め定められた周波数帯域にわたって中和するために、キャパシタを予め定められた大きさに形成する必要がある。また、各アンテナから引き出した同等振幅逆位相で注入する必要があり、アンテナレイアウトが複雑化し、小型化を含め、容易にアンテナや相互結合を調整することが困難であった。
また、特許文献２に記載のアンテナ装置では、給電ストリップ部の端部からブリッジ部までの距離により素子間相互結合を調整するため、不安定要素が大きく、生産性に乏しいと同時に、小型化が困難であった。さらに、近接した短絡ストリップ部同士の結合が発生し、グランド側への高周波電流の影響で、グランドを介して相互結合してしまい、グランドサイズ、アンテナサイズ等の設計条件に左右され、十分な相互結合抑制の実現は困難であった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、省スペース化が可能であると共に、アンテナ間の相互結合を低減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】
【０００８】
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の発明のアンテナ装置は、絶縁性の回路基板本体と、該回路基板本体の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向に対して直交する方向であって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部及び第２アンテナ部と、前記回路基板本体の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面と、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に設けられた一対のアンテナ側給電点とこれらアンテナ側給電点に対応して前記グランド面に設けられた一対の回路側給電点とを接続する一対の同軸ケーブルとを備え、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部が、前記回路基板本体の表面に設けられた絶縁性領域と、該絶縁性領域にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及びアンテナエレメントとをそれぞれ備え、前記グランドパターンが、前記直交する方向に延在し、前記アンテナエレメントが、前記グランドパターンの先端に設けられた前記アンテナ側給電点に基端が接続され前記直交する方向に開放端を向けて配置され、前記グランド面が、一対の前記アンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、互いに対向配置された一対の前記グランドパターンの中間部分であって前記グランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有していることを特徴とする。
【０００９】
このアンテナ装置では、グランド面が、一対のアンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、互いに対向配置された一対のグランドパターンの中間部分であってグランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有しているので、グランドパターンと中間領域とが離間していることで、互いの干渉によりグランド経由で相互結合レベルが劣化することを抑制することができる。したがって、第１アンテナ部と第２アンテナ部とについて、グランド経由の干渉を抑えることで、互いに間隔を大きく広げなくても第１アンテナ部と第２アンテナ部との相互結合を低減させることができる。
【００１０】
第２の発明のアンテナ装置は、第１の発明において、前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記グランドパターンの直上を避け前記両側領域の直上を経由した後、前記グランド面非形成領域の直上を通って前記中間領域に設けられた前記回路側給電点に配線されていることを特徴とする。
【００１１】
このアンテナ装置では、同軸ケーブルが、アンテナ側給電点からグランドパターンの直上を避け両側領域の直上を経由した後、グランド面非形成領域の直上を通って中間領域に設けられた回路側給電点に配線されているので、同軸ケーブルがグランドパターンの近傍で該グランドパターンと互いに平行にならず、グランドパターンを流れる高周波電流と同軸ケーブルを流れる高周波電流とが分離され、アンテナ部からグランド面の中間領域に対する高周波電流の流れをより効果的に流すことができる。
例えば、同軸ケーブルがグランドパターンの直上で該グランドパターンと平行に配置された場合、互いに流れる高周波電流が同位相になり、同軸ケーブルに流れる高周波電流に影響を与えてアンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまうが、本発明では、上記両高周波電流の位相が異なるため、第１アンテナ部と第２アンテナ部とについて、それぞれ同軸ケーブルからグランド面への高周波電流の流れを安定して確保することができる。さらに、同軸ケーブルが両側領域の直上を一部経由することにより、同軸ケーブルからの輻射による両側領域との電磁結合を適度に利用し、アンテナ部から中間領域へ高周波電流を効果的に流すことができる。
【００１２】
さらに、第３の発明のアンテナ装置は、第２の発明において、前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記離間する方向の反対方向に前記両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部と、前記両側領域の直上から前記直交する方向に前記グランド面非形成領域まで延在する第２ケーブル部と、前記グランド面非形成領域の直上から前記離間する方向の反対方向に前記回路側給電点まで延在する第３ケーブル部とから構成されていることを特徴とする。
このアンテナ装置では、同軸ケーブルが、アンテナ側給電点から前記離間する方向の反対方向に両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部と、両側領域の直上から前記直交する方向にグランド面非形成領域まで延在する第２ケーブル部と、グランド面非形成領域の直上から前記離間する方向の反対方向に回路側給電点まで延在する第３ケーブル部とから構成されているので、第１〜第３ケーブル部の長さを調整することで位相調整と電磁結合調整と相互結合レベル調整とをそれぞれ行うことができる。
すなわち、第１ケーブル部の長さを調整することで、グランドパターンと同軸ケーブルとの間の高周波電流の流れの位相調整が可能である。また、第２ケーブル部の長さを調整することで、グランド面（両側領域）と同軸ケーブルとの間の電磁結合を調整可能である。さらに、第３ケーブル部の長さを調整することで、第１アンテナ部と第２アンテナ部との相互結合レベルを調整することができる。
【００１３】
第４の発明のアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記同軸ケーブルが、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定され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、同軸ケーブルが使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定されているので、同軸ケーブルの輻射及び両側領域との間の電磁結合を効果的に利用することができる。なお、同軸ケーブルが使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さであると、アンテナ部から見た高周波電流の流れを最大限に利用できなくなると共に、グランドパターンに流れる高周波電流との影響により、アンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。
【００１４】
第５の発明のアンテナ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられ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、アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられているので、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、アンテナエレメントを短くでき、小型化および高性能化が可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、グランド面が、一対のアンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、一対のグランドパターンの中間部分であってグランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有しているので、グランド経由の互いの干渉により相互結合レベルが劣化することを抑制することができ、小型化が可能で高性能なアンテナ特性を得ることができる。
したがって、同一基板上にBluetooth（登録商標）やワイヤレスＬＡＮ等の同一周波数帯を使用する２つのアンテナを設計する場合に、アンテナ間の距離を大きく離さなくても相互結合によるアンテナ性能の劣化を抑制でき、省スペース化（小型化、薄型化）が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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平面図である。
【図２】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）、底面図（ｄ）および背面図（ｅ）である。
【図３】グランド面非形成領域が有る本実施形態の場合（ａ）とグランド面非形成領域が無い比較例の場合（ｂ）とで、アンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図４】本実施形態において、同軸ケーブルがグランド面の直上のみを経由した場合（ａ）とグランドパターンの直上を該グランドパターンに平行に経由した後にグランド面非形成領域の直上を通る場合（ｂ）とで、アンテナ装置の要部を示す平面図である。
【図５】本発明に係るアンテナ装置の第１実施例において、相互結合レベルの測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明に係るアンテナ装置の比較例において、グランド面非形成領域が無い場合の相互結合レベルの測定結果を示すグラフである。
【図７】本発明に係るアンテナ装置の第２実施例において、同軸ケーブルがグランド面の直上のみを経由した場合の相互結合レベルの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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４を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１に示すように、絶縁性の回路基板本体２と、該回路基板本体２の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向Ｘに対して直交する方向Ｙであって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂと、回路基板本体２の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤと、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂに設けられた一対のアンテナ側給電点ＦＰ１とこれらアンテナ側給電点ＦＰ１に対応してグランド面ＧＮＤに設けられた一対の回路側給電点ＦＰ２とを接続する一対の同軸ケーブル４とを備えている。
【００１９】
上記第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂは、回路基板本体２の表面に設置された絶縁性領域となる絶縁性のアンテナ基板５と、該アンテナ基板５の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン６及びアンテナエレメント７とをそれぞれ備えている。
上記グランドパターン６は、前記直交する方向Ｙに延在している。すなわち、グランドパターン６は、前記離間する方向Ｘに直交する方向Ｙに向けて延在した長方形状にパターン形成されている。したがって、一対のグランドパターン６は、互いに対向して平行に形成されている。
【００２０】
上記アンテナエレメント７は、グランドパターン６の先端に設けられたアンテナ側給電点ＦＰ１に基端が接続され前記直交する方向Ｙに開放端を向けて配置されている。なお、一対のグランドパターン６の基端は、回路基板本体２の一端辺の近傍に位置している端部である。
【００２１】
このアンテナエレメント７は、グランドパターン６の先端から該グランドパターン６の延在方向に延在して途中に第１受動素子Ｐ１が接続された第１エレメント７ａと、該第１エレメント７ａの途中であって第１受動素子Ｐ１より基端側に先端が接続されていると共に途中に第２受動素子Ｐ２が接続され基端がアンテナ側給電点ＦＰ１から離間した位置でグランドパターン６に接続されている第２エレメント７ｂとを有している。
上記第１受動素子Ｐ１及び第２受動素子Ｐ２は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線等が採用される。
【００２２】
また、アンテナエレメント７の先端部、すなわち第１エレメント７ａの先端部には、誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが設けられている。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２に示すように、セラミックス等の誘電体２１の表面にＡｇ等の導体パターン２２が形成されたチップアンテナである。これらのアンテナ素子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２２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。
【００２３】
なお、これらのアンテナ素子ＡＴは、第１エレメント７ａの延在方向に沿って設置されている。すなわち、第１エレメント７ａおよびアンテナ素子ＡＴは、対向するグランド面ＧＮＤの両側領域ＧＮＤ２の端辺に沿って平行に配されている。したがって、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂのアンテナ素子ＡＴの先端は、それぞれ各アンテナ部の開放端となり、互いに平行かつ同一方向に向けて配置されている。
【００２４】
上記グランド面ＧＮＤは、一対のアンテナエレメント７の近傍まで形成された一対の両側領域ＧＮＤ２と、互いに対向配置された一対のグランドパターン６の中間部分であってグランドパターン６に対してグランド面非形成領域２ａを介して離間して形成された中間領域ＧＮＤ１とを有している。すなわち、一対のグランド面非形成領域２ａは、回路基板本体２の表面における隣接する一対の角部側でグランド面ＧＮＤが矩形状に形成されておらず回路基板本体２の表面が露出している領域とされ、これらグランド面非形成領域２ａの間に中間領域ＧＮＤ１が設けられている。また、これらグランド面非形成領域２ａの前記直交する方向Ｙ側（アンテナ部の開放端方向）に、両側領域ＧＮＤ２が設けられている。
【００２５】
上記同軸ケーブル４は、アンテナ側給電点ＦＰ１からグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を経由した後、グランド面非形成領域２ａの直上を通って中間領域ＧＮＤ１に設けられた回路側給電点ＦＰ２に配線されている。すなわち、この同軸ケーブル４は、図３の（ａ）に示すように、アンテナ側給電点ＦＰ１から前記離間する方向Ｘの反対方向に両側領域ＧＮＤ２の直上まで延在する第１ケーブル部４ａと、両側領域ＧＮＤ２の直上から前記直交する方向Ｙにグランド面非形成領域２ａまで延在する第２ケーブル部４ｂと、グランド面非形成領域２ａの直上から前記離間する方向Ｘの反対方向に回路側給電点ＦＰ２まで延在する第３ケーブル部４ｃとから構成されている。
また、この同軸ケーブル４は、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定されている。
【００２６】
上記回路基板本体２及びアンテナ基板５は、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。
回路基板本体２は、長方形状であり、互いに対向する両辺側にそれぞれグランド面ＧＮＤが形成されていない実装用領域が形成され、これら領域にそれぞれ長方形状のアンテナ基板５が、回路基板本体２の上記両辺に沿って実装されている。すなわち、これら一対のアンテナ基板５は、互いに平行に同一方向に向けて延在して配置されている。これらアンテナ基板５は、回路基板本体２にネジ止めや接着剤等により固定される。
【００２７】
上記アンテナ側給電点ＦＰ１には、上述したように同軸ケーブル４の一端側の芯線が接続され、該同軸ケーブル４の一端側のグランド線は、グランドパターン６に接続されている。また、上記回路側給電点ＦＰ２には、上述したように同軸ケーブル４の他端側の芯線が接続され、該同軸ケーブル４の他端側のグランド線は、グランド面ＧＮＤの中間領域ＧＮＤ１に接続されている。この回路側給電点ＦＰ２は、グランド面ＧＮＤに設けられる高周波回路（図示略）の給電配線に接続されている。
【００２８】
次に、本実施形態のアンテナ装置における同軸ケーブル４の配線状態によるアンテナ性能について説明する。
まず、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとが互いに対向しているため、アンテナ部間のグランド面ＧＮＤを介して結合が少なからず発生する。また、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤとは、同軸ケーブル４によってグランド接続されている。
【００２９】
また、グランドパターン６の長さは、同軸ケーブル４及びグランド面ＧＮＤよりも短くなる場合が多く、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂから見た高周波電流の流れは、グランドパターン６よりも同軸ケーブル４を介してグランド面ＧＮＤに流すことが有効である。
【００３０】
例えば、比較例として、図３の（ｂ）に示すように、グランド面非形成領域２ａが無い場合、すなわちグランドパターン６とグランド面ＧＮＤとの間隔が狭く近接している場合、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤとの間の干渉により、グランド経由で相互結合レベルが劣化してしまう。
これに対して、図３の（ａ）に示すように、本実施形態では、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤとの間の間隔を空けるためにグランド面を形成しないグランド面非形成領域２ａを設けている。この場合、グランドパターン６とグランド面ＧＮＤ（中間領域ＧＮＤ１）との間隔が広いために、互いの干渉が少なくグランド経由での相互結合レベルが抑制される。
【００３１】
また、本実施形態では、図３の（ａ）に示すように、同軸ケーブル４が両側領域ＧＮＤ２の直上を一部経由することにより、同軸ケーブル４からの輻射による両側領域ＧＮＤ２との電磁結合を適度に利用し、アンテナ部から中間領域ＧＮＤ１へ高周波電流を効果的に流すことができる。
【００３２】
すなわち、第２ケーブル部４ｂの長さを調整することで、グランド面ＧＮＤ（両側領域ＧＮＤ２）と同軸ケーブル４との間の電磁結合を調整可能である。また、第１ケーブル部４ａの長さを調整することで、グランドパターン６と同軸ケーブル４との間の高周波電流の流れの位相調整が可能である。なお、第１ケーブル部４ａも両側領域ＧＮＤ２の直上に一部が配されるので、この部分の長さを変えることでもグランド面ＧＮＤとの電磁誘導の調整が可能である。さらに、第３ケーブル部４ｃの長さを調整することで、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを調整することができる。
【００３３】
なお、第１ケーブル部４ａの長さをｅ、第２ケーブル部４ｂの長さをｆ、第３ケーブル部４ｃの長さをｇとすると、各ケーブル部の長さは、以下の関係に設定することが好ましい。
ｅ＜ｇ、ｇ≠０
同軸ケーブルの全長≧ｇ≧使用周波数に対応する波長の４分の１
【００３４】
なお、図４の（ａ）に示すように、同軸ケーブル４がグランド面ＧＮＤの直上のみを経由した場合、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとのアンテナエレメント７間がグランド面ＧＮＤ（両側領域ＧＮＤ２）となっていると共に、アンテナエレメント７近傍において同軸ケーブル４からの輻射がグランド面ＧＮＤに多く流れるため、電磁結合が必要以上に強くなり、アンテナ特性に悪影響を与える場合がある。
【００３５】
また、図４の（ｂ）に示すように、同軸ケーブル４がグランドパターン６の直上で該グランドパターン６と平行に配置された場合、グランドパターン６に流れる高周波電流６ｉと同軸ケーブル４に流れる高周波電流４ｉとが同位相になり、同軸ケーブル４に流れる高周波電流４ｉに影響を与えてアンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。
これらに対して同軸ケーブル４が両側領域ＧＮＤ２の直上を一部経由する上記実施形態（図３の（ａ））では、上記電磁結合が適度に行われると共に上記両高周波電流の位相が異なるため、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとについて、それぞれ同軸ケーブル４からグランド面ＧＮＤへの高周波電流の流れを安定して確保することができる。
【００３６】
このように本実施形態のアンテナ装置１では、グランド面ＧＮＤが、一対のアンテナエレメント７の近傍まで形成された一対の両側領域ＧＮＤ２と、互いに対向配置された一対のグランドパターン６の中間部分であってグランドパターン６に対してグランド面非形成領域２ａを介して離間して形成された中間領域ＧＮＤ１とを有しているので、グランドパターン６と中間領域ＧＮＤ１とが離間していることで、互いの干渉によりグランド経由で相互結合レベルが劣化することを抑制することができる。
【００３７】
また、同軸ケーブル４が、アンテナ側給電点ＦＰ１からグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を経由した後、グランド面非形成領域２ａの直上を通って中間領域に設けられた回路側給電点ＦＰ２に配線されているので、同軸ケーブル４がグランドパターン６の近傍で該グランドパターン６と互いに平行にならず、グランドパターン６を流れる高周波電流６ｉと同軸ケーブル４を流れる高周波電流４ｉとが分離され、アンテナ部からグランド面ＧＮＤの中間領域ＧＮＤ１に対する高周波電流の流れをより効果的に流すことができる。さらに、同軸ケーブル４が両側領域ＧＮＤ２の直上を一部経由することにより、同軸ケーブル４からの輻射による両側領域ＧＮＤ２との電磁結合を適度に利用し、アンテナ部から中間領域ＧＮＤ１へ高周波電流を効果的に流すことができる。
【００３８】
また、同軸ケーブル４が、アンテナ側給電点ＦＰ１から前記離間する方向Ｘの反対方向に両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部４ａと、両側領域ＧＮＤ２の直上から前記直交する方向Ｙにグランド面非形成領域２ａまで延在する第２ケーブル部４ｂと、グランド面非形成領域２ａの直上から前記離間する方向Ｘの反対方向に回路側給電点ＦＰ２まで延在する第３ケーブル部４ｃとから構成されているので、第１〜第３ケーブル部４ａ〜４ｃの長さを調整することで位相調整と電磁結合調整と相互結合レベル調整とをそれぞれ行うことができる。
【００３９】
さらに、同軸ケーブル４が、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定されているので、同軸ケーブル４の輻射及び両側領域ＧＮＤ２との間の電磁結合を効果的に利用することができる。
また、アンテナエレメント７の先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが設けられているので、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴの選択によって、アンテナエレメント７を短くでき、小型化および高性能化が可能になる。
【実施例】
【００４０】
上記実施形態のアンテナ装置の第１実施例として、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図５に示す。なお、第１受動素子Ｐ１としては、Ｌ＝１３ｎＨのインダクタを使用し、第２受動素子Ｐ２としては、Ｒ＝０Ωのジャンパー線を使用した。また、この測定では、同軸ケーブル４は、使用周波数に対応する波長の４分の１の長さとして５０ｍｍに設定した。
この結果からわかるように、所望の周波数帯において相互結合が大幅に抑制されており、２４４２ＭＨｚにおいて−３４．０ｄＢが得られている。
【００４１】
これに対して比較例として、図３の（ｂ）に示すように、グランド面非形成領域２ａが無い場合について、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図６に示す。
この結果からわかるように、グランド面非形成領域２ａが無い場合、２４４２ＭＨｚにおいて−１６．８ｄＢとなり、本発明の第１実施例（−３４．０ｄＢ）に比べて１７．２ｄＢ劣化している。
【００４２】
また、本発明の第２実施例として、図４に示すように、同軸ケーブル４がグランド面ＧＮＤの直上のみを経由した場合について、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図７に示す。
この結果からわかるように、同軸ケーブル４がグランド面ＧＮＤの直上のみを経由した場合、２４４２ＭＨｚにおいて−２５．０ｄＢとなり、上記比較例よりは、相互結合レベルが向上しているが、本発明の第１実施例（−３４．０ｄＢ）に比べて９．０ｄＢ劣化している。
【００４３】
このように、同軸ケーブル４がグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を経由した後、グランド面非形成領域２ａの直上を通っている本発明の第１実施例では、グランド面ＧＮＤの直上のみを経由した第２実施例に比べ、さらに相互結合が抑制されていることがわかる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態及び上記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。
例えば、上記実施形態では、第１アンテナ部と第２アンテナ部とが、同一の周波数帯を使用するアンテナを構成するが、互いに異なる周波数帯を使用するアンテナとしても構わない。
【００４５】
また、上記実施形態では、回路基板本体の表面に絶縁性のアンテナ基板が実装され、該アンテナ基板の表面がグランドパターン及びアンテナエレメントをパターン形成するための絶縁性領域（表面に絶縁性材料が露出している領域）とされているが、アンテナ基板を用いずに、回路基板本体の表面に直接、絶縁性領域を設けて、該絶縁性領域（回路基板本体の表面）に直にグランドパターン及びアンテナエレメントをパターン形成してアンテナ部を設けても構わない。
【符号の説明】
【００４６】
１…アンテナ装置、２…回路基板本体、２ａ… グランド面非形成領域、３Ａ…第１アンテナ部、３Ｂ…第２アンテナ部、４…同軸ケーブル、４ａ…第１ケーブル部、４ｂ…第２ケーブル部、４ｃ…第３ケーブル部、５…アンテナ基板（絶縁性領域）、６…グランドパターン、７…アンテナエレメント、ＦＰ１…アンテナ側給電点、ＦＰ２…回路側給電点、ＧＮＤ…グランド面、ＧＮＤ１…グランド面の中間領域、ＧＮＤ２…グランド面の両側領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の回路基板本体と、
該回路基板本体の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向に対して直交する方向であって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部及び第２アンテナ部と、
前記回路基板本体の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面と、
前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に設けられた一対のアンテナ側給電点とこれらアンテナ側給電点に対応して前記グランド面に設けられた一対の回路側給電点とを接続する一対の同軸ケーブルとを備え、
前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部が、前記回路基板本体の表面に設けられた絶縁性領域と、該絶縁性領域にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及びアンテナエレメントとをそれぞれ備え、
前記グランドパターンが、前記直交する方向に延在し、
前記アンテナエレメントが、前記グランドパターンの先端に設けられた前記アンテナ側給電点に基端が接続され前記直交する方向に開放端を向けて配置され、
前記グランド面が、一対の前記アンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、互いに対向配置された一対の前記グランドパターンの中間部分であって前記グランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有し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、
前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記グランドパターンの直上を避け前記両側領域の直上を経由した後、前記グランド面非形成領域の直上を通って前記中間領域に設けられた前記回路側給電点に配線されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記離間する方向の反対方向に前記両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部と、前記両側領域の直上から前記直交する方向に前記グランド面非形成領域まで延在する第２ケーブル部と、前記グランド面非形成領域の直上から前記離間する方向の反対方向に前記回路側給電点まで延在する第３ケーブル部とから構成されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記同軸ケーブルが、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定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から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１】
絶縁性の回路基板本体と、
該回路基板本体の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向に対して直交する方向であって同一方向に向けて延在する第１アンテナ部及び第２アンテナ部と、
前記回路基板本体の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面と、
前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に設けられた一対のアンテナ側給電点とこれらアンテナ側給電点に対応して前記グランド面に設けられた一対の回路側給電点とを接続する一対の同軸ケーブルとを備え、
前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部が、前記回路基板本体の表面に設けられた絶縁性領域と、該絶縁性領域にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及びアンテナエレメントとをそれぞれ備え、
前記グランドパターンが、前記直交する方向に延在し、
前記アンテナエレメントが、前記グランドパターンの先端に設けられた前記アンテナ側給電点に基端が接続され前記直交する方向に開放端を向けて配置され、
前記グランド面が、一対の前記アンテナエレメントの近傍まで形成された一対の両側領域と、互いに対向配置された一対の前記グランドパターンの中間部分であって前記グランドパターンに対してグランド面非形成領域を介して離間して形成された中間領域とを有し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、
前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記グランドパターンの直上を避け前記両側領域の直上を経由した後、前記グランド面非形成領域の直上を通って前記中間領域に設けられた前記回路側給電点に配線されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記離間する方向の反対方向に前記両側領域の直上まで延在する第１ケーブル部と、前記両側領域の直上から前記直交する方向に前記グランド面非形成領域まで延在する第２ケーブル部と、前記グランド面非形成領域の直上から前記離間する方向の反対方向に前記回路側給電点まで延在する第３ケーブル部とから構成されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記同軸ケーブルが、使用周波数に対応する波長の４分の１以上の長さに設定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から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−６２６１５（Ｐ２０１３−６２６１５Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８７２２（Ｐ２０１１−１９８７２２）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【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４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【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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