マルチバンドアンテナおよび携帯端末
【課題】小型化したアンテナエレメントおよびインダクタを用いた単純な構造により複数の共振が得られるマルチバンドアンテナを提供する。
【解決手段】所望する共振周波数の各波長よりもエレメント長が短い小型化した４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４をＧＮＤ接地点１１にてＧＮＤ接地して構成される逆Ｆ型のアンテナに、それぞれがインダクタンスＬ１〜Ｌ３の値を有する３個の第１〜第３のインダクタ５〜７が配置された構成とし、該逆Ｆ型のアンテナに対して整合回路９を介して給電部１０より給電することにより、高周波数側の２つの共振周波数で共振する２共振ループアンテナ、低周波数側の２つの共振周波数で共振する逆Ｆ型アンテナ、逆Ｌ型アンテナの複数のアンテナ動作を行うことを可能とする。また、必要に応じて、周波数調整用として、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を第３のインダクタ７に並列に接続する。
【解決手段】所望する共振周波数の各波長よりもエレメント長が短い小型化した４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４をＧＮＤ接地点１１にてＧＮＤ接地して構成される逆Ｆ型のアンテナに、それぞれがインダクタンスＬ１〜Ｌ３の値を有する３個の第１〜第３のインダクタ５〜７が配置された構成とし、該逆Ｆ型のアンテナに対して整合回路９を介して給電部１０より給電することにより、高周波数側の２つの共振周波数で共振する２共振ループアンテナ、低周波数側の２つの共振周波数で共振する逆Ｆ型アンテナ、逆Ｌ型アンテナの複数のアンテナ動作を行うことを可能とする。また、必要に応じて、周波数調整用として、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を第３のインダクタ７に並列に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチバンドアンテナおよび携帯端末に関し、特に、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末に搭載するマルチバンド対応の小型化アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話だけでなく、スマートフォンも急速に普及し、携帯端末におけるデータのダウンロード量が大幅に増加している。そのトラフィックの増加に対応するため、複数の周波数帯にトラフィックを分散させたり、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの新たな通信規格を採用したり、使用周波数の多様化が益々進んでいる。
【０００３】
また、使用周波数帯は国によって異なるため、海外での使用などを考えると、携帯端末は、非常に多くの周波数帯に対応する必要がある。その対応手段としては、アンテナの広帯域化やマルチバンド化が考えられる。アンテナを広帯域化させる手段としては、特許文献１の特開２０１０−１０９６０号公報「マルチバンドアンテナ及び無線通信端末」や特許文献２の特開平１１−８８０３２号公報「マルチバンドアンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機」に記載の技術が公開されている。これらの文献に記載の技術は、アンテナエレメントの途中に共振回路を挿入してアンテナ特性を広帯域化させるというものであるが、かくのごとき手段を用いても、携帯端末で使用されている周波数帯である７０４ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの広範囲の帯域に対応することができる広帯域アンテナを実現することは不可能である。
【０００４】
また、マルチバンド化の手段としては、特許文献３の特開２００７−１２３９８２号公報「マルチバンド対応アンテナ装置および通信端末装置」に、逆Ｆ型アンテナに３つのアンテナエレメントを実装し、３共振を発生させる手段が記載されている。しかし、３つのアンテナエレメントを実装するためにアンテナサイズが大きくなることと、携帯端末で使用されている周波数帯すべてには対応することができないこと、さらには、４共振以上は不可能であるという問題がある。
【０００５】
よって、現時点においては、マルチバンドに対応する手段として、アンテナエレメントを複数配置して対応する方法しかなく、携帯端末のサイズが大きくなってしまうため、小型のマルチバンドアンテナの開発が急務となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０９６０号公報（第５−６頁）
【特許文献２】特開平１１−８８０３２号公報（第４−６頁）
【特許文献３】特開２００７−１２３９８２号公報（第３−５頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、現状の技術の問題点は、マルチバンドに対応する手段として、アンテナエレメントを複数配置して対応する方法しかなく、携帯端末のサイズが大きくなってしまうという点にある。
【０００８】
かくのごとき問題点について、さらに説明する。まず、携帯電話やスマートフォン等の携帯端末において使用されている周波数について説明する。図４２は、携帯端末用として使用されている周波数の一覧を示すテーブルである。図４２に示すように、日本においては、携帯端末用として８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の３バンドが主に使用されており、米国においては、携帯端末用として７００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯の３バンドが主に使用されている。図４３は、このような日本と米国との両国における携帯端末の周波数の使用状況をグラフ化した説明図であり、図４３（Ａ）が、日本の周波数使用状況をハッチングした領域で示し、図４３（Ｂ）が、米国の周波数使用状況をハッチングした領域で示し、図４３（Ｃ）が、両国の周波数使用状況を合成した結果を示している。
【０００９】
図４３（Ｃ）に示すように、日本と米国との両国で携帯端末用として使用されている周波数を合成すると、４バンドに分類されることが分かる。以降の説明においては、７０４〜７９８ＭＨｚを７００ＭＨｚ帯、８２４〜９６０ＭＨｚを８００ＭＨｚ帯、１４４８〜１５１１ＭＨｚを１．５ＧＨｚ帯、１８５０〜２１７０ＭＨｚを２ＧＨｚ帯と呼ぶことにする。
【００１０】
ここで、携帯端末は、日本国内だけでなく、海外でもローミングして使用することが想定されているため、少なくとも、前述の４バンドすべてに対応する必要がある。前述の４バンドに対応する手段としては、次の２つの手段がある。
【００１１】
第１の手段は、それぞれのバンドに対応する４本のアンテナを実装することであるが、実際には不可能に近い。その理由を、スマートフォンを例にして説明すると、次の通りである。
【００１２】
近年のスマートフォンのサイズは１３０ｍｍ×６５ｍｍ×１０ｍｍ程度である。かくのごときサイズの中にあって、液晶画面が大半を占めており、通常は、補強のために、液晶画面と同サイズの金属板が液晶と重ねて実装されている。アンテナは、該金属板の近くに実装すると、有効な特性が得られなくなるため、該金属板から５〜１０ｍｍ程度離して実装する必要がある。したがって、アンテナを実装することができる領域は、携帯端末の上下に１０ｍｍ×６５ｍｍ×１０ｍｍ程度の狭い領域となる。
【００１３】
アンテナエレメントサイズを（λ／４）タイプの逆Ｌ型アンテナの場合として考えると（λ：波長）、７００ＭＨｚ帯においては１０７ｍｍ、８００ＭＨｚ帯においては９４ｍｍ、１．５ＧＨｚ帯においては５０ｍｍ、２ＧＨｚ帯においては３８ｍｍのサイズになり、これらの４本のアンテナを前述した狭い領域内に、物理的にも特性的にも干渉しないように、実装することは不可能である。
【００１４】
第２の手段は、マルチバンドアンテナを採用する方法である。図４４は、マルチバンドアンテナとして一般的に採用されている２分岐タイプの逆Ｌ型アンテナの形状を示す模式図である。また、図４５は、図４４のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図であり、電磁界シミュレータを使用して計算したリターンロスを示している。図４５の右上には、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯および２ＧＨｚ帯の４つのバンドそれぞれの境界周波数におけるリターンロスを数値で表示している。目安として、−５ｄＢ以下であれば、有効なアンテナ特性を有しているものと判断することができるので、８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つのバンドであれば対応することができるものの、７００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯とは対応が困難であり、４バンドすべてに対応することは不可能である。
【００１５】
このため、図４４に示すような２分岐のアンテナ形状を、さらに、３分岐や４分岐のアンテナ形状とすることも考えられるが、アンテナサイズが大きくなったり、あるいは、アンテナエレメント同士が結合して所望の特性を得られなくなったりするなど、技術的課題も多く、現時点では、実現することが困難である。
【００１６】
（本発明の目的）
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、小型化したアンテナエレメントとインダクタとを用いた単純な構造により複数の共振が得られ、２共振ループアンテナと逆Ｌ型アンテナと逆Ｆ型アンテナといった複数のアンテナ動作を併せ持つマルチバンドアンテナおよび携帯端末を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述の課題を解決するため、本発明によるマルチバンドアンテナおよび携帯端末は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１８】
（１）本発明によるマルチバンドアンテナは、複数の共振周波数を有するマルチバンドアンテナであって、前記共振周波数の各波長よりもエレメント長が短い小型化したアンテナエレメントによって形成したループアンテナに対して、第１のインダクタと第２のインダクタとを追加して接続配置することにより、前記共振周波数のうち高周波数側の第１の共振周波数と第２の共振周波数との２つの共振周波数において共振させることが可能な２共振ループアンテナを少なくとも備えて構成していることを特徴とする。
【００１９】
（２）本発明による携帯端末は、マルチバンドに対応するアンテナを搭載した携帯端末において、前記アンテナを、少なくとも前記（１）に記載のマルチバンドアンテナを用いて構成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のマルチバンドアンテナおよび携帯端末によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２１】
第１の効果は、マルチバンドアンテナを搭載する携帯端末として、大幅な装置の小型化が実現することができることである。その理由は、一般的な携帯端末に採用される単共振アンテナと同等のアンテナサイズであっても複数の共振を得ることが可能になったので、アンテナサイズの拡大や、アンテナ本数の増加をすることなく、マルチバンドに対応することが可能になったためである。
【００２２】
第２の効果は、マルチバンドアンテナを搭載した携帯端末の大幅なコストダウンが可能なことである。その理由は、本発明のマルチバンドアンテナは、４共振アンテナの場合、小型化アンテナエレメントに対してチップ部品を３点（３個のインダクタ）、ないし、場合によっては、４点（３個のインダクタおよびコンデンサ）追加するだけで実現することが可能であり、アンテナエレメントのさらなる追加や複雑な構成を必要とするアンテナを採用する場合と比較して、遥かに安価な装置を設計することができるためである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるマルチバンドアンテナの回路構成の一例を示す回路図である。
【図２】図１に示したマルチバンドアンテナの形状を示す模式図である。
【図３】第１のインダクタを第１のアンテナエレメントの箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図４】第１のインダクタを第１のアンテナエレメントの箇所に配置した後であって第２のインダクタを第２のアンテナエレメントの箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図５】第１，第２のインダクタを第１，第２のアンテナエレメントのそれぞれの箇所に配置した後の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図６】第１，第２のインダクタを第１，第２のアンテナエレメントのそれぞれの箇所に配置した後の２ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図７】第３のインダクタを第２のインダクタよりも給電側に接続した接続構成からなるマルチバンドアンテナを説明するための接続構成図である。
【図８】図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図９】図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの８００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図１０】一般的なループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１１】図１０の一般的なループアンテナの特性を示す特性図である。
【図１２】図１０の一般的なループアンテナの１，７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図１３】図１０の一般的なループアンテナの等価回路を示す模式図である。
【図１４】図１０の一般的なループアンテナのサイズを６８ｍｍ×２０ｍｍから４０ｍｍ×２０ｍｍに短縮した小型化ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１５】図１４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図である。
【図１６】図１４の小型化ループアンテナに対してインダクタを新たに配置した小型化ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１７】図１６の小型化ループアンテナの特性を示す特性図である。
【図１８】図１６の小型化ループアンテナとの比較対象とするダイポールアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１９】図１８のダイポールアンテナの特性を示す特性図である。
【図２０】図１０の一般的なループアンテナ、図１６のインダクタを配置した小型化ループアンテナ、図１８の比較対象のダイポールアンテナのそれぞれの１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率を比較した比較表である。
【図２１】図１６の小型化ループアンテナモデルの等価回路を示す模式図である。
【図２２】図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図２３】図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所を示す模式図である。
【図２４】図１６の小型化ループアンテナに対して第２のインダクタを新たに配置した小型ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図２５】図２４の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図２６】図２４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図である。
【図２７】図２４の小型ループアンテナの１，９６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図２８】通常の逆Ｆ型アンテナのモデルの形状を示す模式図である。
【図２９】図２８の通常の逆Ｆ型アンテナの特性を示す特性図である。
【図３０】図２８の通常の逆Ｆ型アンテナのモデルのループ部分のみを用いて構成するループアンテナの形状を示す模式図である。
【図３１】図３０のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図３２】図３０のループアンテナに第１のインダクタを新たに配置した状態を示す模式図である。
【図３３】図３２のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図３４】図３２のループアンテナに第２のインダクタを新たに配置した状態を示す模式図である。
【図３５】図３４のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図３６】図３４のループアンテナに第３のインダクタ、コンデンサおよび第４のアンテナエレメントをさらに追加した構成である図２のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図である。
【図３７】図２のマルチバンドアンテナからコンデンサを除去した場合の特性を示す特性図である。
【図３８】１５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナの形状を示す模式図である。
【図３９】図３８のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図４０】図３８のループアンテナのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。
【図４１】図２のマルチバンドアンテナのモデルのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。
【図４２】携帯端末用として使用されている周波数の一覧を示すテーブルである。
【図４３】日本と米国との両国における携帯端末の周波数の使用状況をグラフ化した説明図である。
【図４４】マルチバンドアンテナとして一般的に採用されている２分岐タイプの逆Ｌ型アンテナの形状を示す模式図である。
【図４５】図４４のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明によるマルチバンドアンテナおよび携帯端末の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。ここで、携帯端末は、本発明によるマルチバンドアンテナを搭載した携帯端末であって、携帯電話、スマートフォン、ノートＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等を含む携帯性を有する小型の情報端末のことである。また、本発明において対象とする周波数についても、携帯端末が扱う対象の無線信号の周波数であれば如何なる種類のものであっても構わなく、携帯電話などにおいて通信用として使用する周波数のみならず、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈや無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の用途として使用する周波数も同様に扱うことができる。
【００２５】
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、携帯端末などに内蔵されるマルチバンドアンテナに関するものであり、逆Ｆ型をベースとした小型化アンテナエレメントにインダクタ（場合によっては、コンデンサを含むようにしても良い）のチップ部品を複数個搭載することによって、アンテナサイズを拡大することなく、複数の共振例えば４つの共振を発生させて、マルチバンドに対応する小型のアンテナを実現することを主要な特徴としている。而して、携帯端末に容易に搭載することが可能なマルチバンド対応の小型のアンテナを得ることができる。
【００２６】
より具体的には、例えば、４つのバンドに対応するマルチバンドアンテナを例に採ると、本発明によるマルチバンドアンテナにおいては、小型化した逆Ｆ型のアンテナエレメントに少なくとも３つのインダクタを配置し、４共振を発生させることによって、アンテナサイズを拡大することなく、例えば７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の４バンドに対応するマルチバンド対応アンテナを実現することができる。
【００２７】
その理由は、本発明によるマルチバンドアンテナは、第１のインダクタにより第１の共振を発生させるループアンテナとして動作する手段と、第２のインダクタにより第１の共振状態を保ったまま第２の共振を発生させるループアンテナとして動作する手段と、高周波帯で動作するループアンテナに対して、インピーダンスが高くなるように定数を設定した第３のインダクタを介して接続された追加アンテナエレメントが低周波数帯で逆Ｆ型アンテナとして動作する手段と、前記第３のインダクタを介して接続された該追加アンテナエレメントが低周波数帯で逆Ｌ型アンテナとして動作する手段とを少なくとも備えて構成しているからである。
【００２８】
（実施形態の構成例）
次に、本発明によるマルチバンドアンテナの回路構成の一例を、図１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明によるマルチバンドアンテナの回路構成の一例を示す回路図であり、複数のバンド帯として、例えば７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の４個のバンド帯に対応するマルチバンドアンテナの構成例を示している。
【００２９】
図１に示すマルチバンドアンテナは、小型化した４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４で構成される逆Ｆ型のアンテナに対して、それぞれがインダクタンスＬ１〜Ｌ３の値を有する３個の第１〜第３のインダクタ５〜７が追加して配置されている構成としている。なお、図１には、第３のインダクタ７に並列にキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を接続しているが、コンデンサ８については、周波数調整を容易にすることが可能になるという効果があるものの、本発明の必須の構成要素ではない。
【００３０】
図１に示す構成において、第１、第３のアンテナエレメント１、３は、ＧＮＤ接地点１１に接続されて、第１〜第３のアンテナエレメント１〜３が、ループアンテナを形成し、第３のアンテナエレメント３には整合回路９、給電部１０が接続されている。そして、第１のアンテナエレメント１には第１のインダクタ５が配置され、第２のアンテナエレメント２には第２のインダクタが配置されており、第２のアンテナエレメント２と第３のアンテナエレメント３との接続点には、第３のインダクタ７を介して第４のアンテナエレメント４が接続されている。つまり、図１に示すマルチバンドアンテナは、ＧＮＤ接地点１１にてＧＮＤ接地された４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４で構成される逆Ｆ型のアンテナに、それぞれがインダクタンスＬ１〜Ｌ３の値を有する３個の第１〜第３のインダクタ５〜７およびキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８が配置された構成であり、該逆Ｆ型のアンテナには、整合回路９を介して給電部１０より給電されるように構成されている。
【００３１】
ループアンテナの場合は、通常、（１λ）のエレメント長を必要とするが（λ：波長）、本発明においては、（λ／３）程度のエレメント長に小型化したサイズで、２共振を得ることができる。その理由は、図１に示すように、給電部１０と対向する電流の強い部分に、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を配置することによって、第１の共振となる共振周波数を低い周波数帯に移動させることができるため、アンテナエレメントを短くすることができることと、第１の共振としてインダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５により共振する周波数において電流の弱い部分つまりインピーダンスの高い部分には、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を配置することによって、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５による第１の共振状態を変化させずに、第２の共振を得ることができるためである。
【００３２】
本発明によるマルチバンドアンテナにおいては、図１に示すように、前述の２共振ループアンテナに、さらに、第４のアンテナエレメント４を、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を介して接続する。インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７は、インダクタンスＬ３の値として、高周波においてインピーダンスが高くなるようにあらかじめ定めた定数を選択して、ループ部分を流れる高周波の電流が、第４のアンテナエレメント４に流れ込むことを防ぐ役割を果たしている。その結果として、前述の２共振ループアンテナは、高い周波数帯で共振し、第４のアンテナエレメント４は低い周波数帯で共振することになる。この時、さらに、第４のアンテナエレメント４は、４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４によって構成される逆Ｆ型アンテナとしての動作と、第３，第４のアンテナエレメント３，４による逆Ｌ型アンテナとしての動作とを併せ持つことにより、第３，第４の共振を発生させることができる。
【００３３】
したがって、図１に示す構成を採用することによって、通常は、単共振しか得られない逆Ｆ型アンテナと同じサイズで、４共振を得られるアンテナを実現することができるため、携帯端末のサイズを大きくすることなく、マルチバンドに対応するアンテナを容易に搭載することが可能となる。
【００３４】
図１に示す回路構成を用いたマルチバンドアンテナについて、図２を参照してさらに説明する。図２は、図１に示したマルチバンドアンテナの形状を示す模式図であり、各構成要素は図１と同様である。当該マルチバンドアンテナを実装する携帯端末としては、スマートフォンの場合を例にとって、基板１００のサイズが１２０ｍｍ×６０ｍｍであり、アンテナ領域が１０ｍｍ×６０ｍｍの領域内に制限されている場合について説明する。
【００３５】
まず、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つの高周波帯をカバーするループアンテナを構成するため、３個の第１〜第３のアンテナエレメント１〜３を配置する。ループアンテナの開口部は広い方がアンテナ特性の向上に繋がるので、給電部１０とＧＮＤ接地点１１とは少し離して配置した方が望ましい。また、３個の第１〜第３のアンテナエレメント１〜３と基板１００とによって囲まれるループ部分の周囲の長さは、前述したように、（λ／３）程度あれば良いので、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つの高周波帯をカバーするためには、１，５００ＭＨｚではλ／３＝６６．６ｍｍ、２，０００ＭＨｚではλ／３＝５０ｍｍ以上確保すれば良いことになる。図２においては、第１，第３のアンテナエレメント１，３の長さ＝１０ｍｍ、第２のアンテナエレメント２の長さ＝２０ｍｍに設定した場合を示しており、ループアンテナの周囲の長さは、（１０＋２０）×２＝６０ｍｍとなり、ほぼ１．５ＧＨｚ帯の高周波数帯の近傍の領域までカバーすることができる長さに設定している。なお、アンテナエレメント１乃至４の幅は、例えば、何れも１ｍｍである。また、インダクタ５，６，７及びコンデンサ８並びに整合回路９は、チップ部品でなる。インダクタ５，６のチップ部品の寸法は、例えば、横幅１ｍｍ、縦幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。インダクタ７及びコンデンサ８の各チップ部品の寸法は、例えば、横幅０．５ｍｍ、縦幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。整合回路９は、例えば、インダクタ用のチップ部品とコンデンサ用のチップ部品とを並列に接続してなる。整合回路９を構成するインダクタ用のチップ部品とコンデンサ用のチップ部品は、何れも横幅０．５ｍｍ、縦幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。整合回路９は、このようにインダクタ用のチップ部品とコンデンサ用のチップ部品とを並列に接続してもよいし、或いはインダクタ及びコンデンサで構成した電子回路をモールドしてなる１つのチップ部品でも構成できる。
【００３６】
次に、３個の第１〜第３のアンテナエレメント１〜３からなるループアンテナを、１．５ＧＨｚ帯で共振させるためのインダクタンスＬ１の値を有するインダクタ５を配置する。通常、ループアンテナにおいては、電流が最大となる箇所は、給電部１０の周辺箇所と該給電部１０に対向する箇所（第１のアンテナエレメント１側の箇所）との２箇所であり、インダクタンスＬ１の値を有するインダクタ５は、給電部１０と対向する電流の強い箇所に配置する。図３は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を第１のアンテナエレメント１の箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、電流の強い箇所は濃い濃度（黒）、電流の弱い箇所は薄い濃度（白）で表示している。ここで、電流の強い箇所とは、１．５ＧＨｚ帯の周波数で共振している箇所である。
【００３７】
図３に示すように、給電部１０に対向する第１のアンテナエレメント１上には電流の強い高濃度箇所１３が存在していることが分かる。なお、給電部１０を配置した第３のアンテナエレメント３の給電周辺部分１２において電流が強くなっていない理由は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を配置していない状態においては、１．５ＧＨｚ帯では共振していないためである。インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５は、この電流の強い高濃度箇所１３に配置するが、配置する位置如何によって共振周波数が変化するため、所望の共振周波数となるように、配置位置を微調整するようにしても良い。
【００３８】
また、本実施形態においては、第１のインダクタ５のインダクタンスＬ１の定数を３８ｎＨに設定したが、１．５ＧＨｚ帯における共振周波数を調整するために、１０ｎＨ〜６０ｎＨ程度の範囲で選択することが可能である。
【００３９】
次に、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を第２のアンテナエレメント２の箇所に配置する。図４は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を第１のアンテナエレメント１の箇所に配置した後であってインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を第２のアンテナエレメント２の箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を第１のアンテナエレメント１の箇所に配置した状態においては、１．５ＧＨｚ帯に共振しているので、図４に示すように、給電周辺部分１２と給電部１０に対向する高濃度箇所１３との２つの箇所に電流の強い箇所が存在していることが分かる。
【００４０】
ここで、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６は、２ＧＨｚ帯の共振を得ることが目的であるので、１．５ＧＨｚ帯の共振状態を変化させないように、図４において、１．５ＧＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所１４に配置する。
【００４１】
本実施形態においては、第２のインダクタ６のインダクタンスＬ２の定数を３４ｎＨに設定したが、２ＧＨｚ帯における共振周波数を調整するために、第１のインダクタ５のインダクタンスＬ１の場合と同様に、１０ｎＨ〜６０ｎＨ程度の範囲で選択することが可能である。
【００４２】
以上のように、第１，第２インダクタ５，６を配置した構成における電流分布をシミュレーションした結果を図５、図６に示している。つまり、図５は、それぞれがインダクタンスＬ１，Ｌ２の値を有する第１，第２のインダクタ５，６を第１，第２のアンテナエレメント１，２のそれぞれの箇所に配置した後の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、図６は、それぞれがインダクタンスＬ１，Ｌ２の値を有する第１，第２のインダクタ５，６を第１，第２のアンテナエレメント１，２のそれぞれの箇所に配置した後の２ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００４３】
図５の電流分布に示すように、１．５ＧＨｚ帯においては、給電周辺部分１２とインダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５が配置された高濃度箇所１３との２箇所において電流が強く、また、図６の電流分布に示すように、２ＧＨｚ帯においては、給電周辺部分１２とインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６が配置された高濃度箇所１５との２箇所において電流が強くなっている。したがって、１つのループアンテナによって、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つのバンドで共振する２共振ループアンテナを実現していることが分かる。
【００４４】
さらに、本実施形態のマルチバンドアンテナにおいては、図２に示したように、第１〜第３のアンテナエレメント１〜３からなるループアンテナに対して、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を介して第４のアンテナエレメント４を追加アンテナエレメントとして追加して配置する。
【００４５】
インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７は、ループアンテナの動作を変化させないように、インダクタンス値として、１．５ＧＨｚ以上の高周波数においてはインピーダンスが高くなるような定数をあらかじめ定めて設定する。本実施形態においては、第３のインダクタ７のインダクタンスＬ３の定数を２５ｎＨに設定したが、１．５ＧＨｚ帯以上の高周波数帯において十分に高いインピーダンスとするために、少なくとも２０ｎＨ以上の範囲で選択することが望ましい。
【００４６】
また、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７のループアンテナへの接続位置については、第２のインダクタ６を配置した第２のアンテナエレメント２と給電部１０を配置した第３のアンテナエレメント３との接続点の位置に一端を接続することにより、第３のインダクタ７をインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６よりも給電側に接続する。
【００４７】
かくのごとく、第３のインダクタ７を第２のインダクタ６よりも給電側に接続する理由は、次の２つにある。第１の理由は、第３のインダクタ７の接続位置と給電部１０との間に、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５やインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６が介在する状態になってしまうと、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５やインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６が、第４のアンテナエレメント４の整合回路として働き、第４のアンテナエレメント４が対象とする７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯におけるインピーダンスがずれてしまうためである。
【００４８】
第２の理由は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５およびインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６よりも、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を給電側に接続することによって、８００ＭＨｚ帯の周波数帯においては、図７に矢印で示した接続位置からＧＮＤ接地点１１側を観測したインピーダンス１６が高くなるように設定するためである。理想的には、インピーダンス１６が、９６０ＭＨｚ付近では無限大になり、図７に矢印で示した接続がＯＰＥＮ状態となることである。図７は、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を第２のインダクタ６よりも給電側に接続した接続構成からなるマルチバンドアンテナを説明するための接続構成図である。
【００４９】
図７に示すような接続構成とすることにより、７００ＭＨｚ帯においては、第１〜第４のアンテナエレメント１〜４によって構成された逆Ｆ型アンテナとして動作し、８００ＭＨｚ帯においては、第３，第４のアンテナエレメント３，４によって構成された逆Ｌ型アンテナとして動作する。かくのごとき動作は、図８に示す７００ＭＨｚ帯の電流分布においては、第１〜第４のアンテナエレメント１〜４すべてに電流が流れ、一方、図９に示す８００ＭＨｚ帯の電流分布においては、第１，第２のアンテナエレメント１，２には電流がほとんど流れることはなく、第３，第４のアンテナエレメント３，４のみに電流が流れていることからも分かる。ここで、図８は、図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、図９は、図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの８００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００５０】
また、本実施形態においては、図２、図７に示すように、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７と並列に配置する構成としている例を示した。しかし、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８は、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯とのバランス調整を容易にするために配置したものであり、本発明によるマルチバンドアンテナにおいては必須の構成要素ではなく、前述のような周波数調整が可能であれば、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８は無くても構わない。
【００５１】
（実施形態の動作の説明）
次に、図１に本発明の一例として示したマルチバンドアンテナの動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、図１０に示す基本的なループアンテナのモデルを用いて、本発明の動作原理について順を追って説明する。
【００５２】
図１０は、一般的なループアンテナのモデルを示す模式図である。図１０におけるループアンテナのサイズは、６８ｍｍ×２０ｍｍ、アンテナエレメント周囲の長さは、（６８＋２０）×２＝１７６ｍｍである。ループアンテナは、（１λ）の長さで共振するので（λ：波長）、アンテナエレメントの長さが１７６ｍｍの場合は、計算上、１，７００ＭＨｚで共振することになる。また、ループアンテナは、１λ、２λ、３λ、…となる各周波数で共振するので、１，７００ＭＨｚで共振するサイズであれば、１，７００ＭＨｚ、３，４００ＭＨｚ、５，１００ＭＨｚ、…それぞれで共振が発生する。よって、一般的なループアンテナにおいては、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯とのように、近接する２つの周波数帯で２共振させることはできない。
【００５３】
図１０の一般的なループアンテナのモデルについて、電磁界シミュレータにて、リターンロスを算出した結果を図１１に示している。つまり、図１１は、図１０の一般的なループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。図１１において、リターンロスが小さくなるところが共振点である。
【００５４】
図１０のループアンテナのモデルにおいて周波数が最も低い共振点は、図１１の右下に示すように、図１１のグラフ上にマーカ１を付けた１，７６０ＭＨｚであり、前述した共振周波数の計算値の１，７００ＭＨｚとほぼ一致していることが分かる。また、図１０に示すループアンテナの１，７６０ＭＨｚにおける電流分布は、図１２のように、給電部１０の近傍の給電周辺箇所１７と、給電部１０と対向する高濃度箇所１８との２箇所において、電流が強くなる。図１２は、図１０の一般的なループアンテナの１，７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００５５】
このように、図１０のループアンテナのモデルにおいては、給電部１０の周辺の給電周辺箇所１７と、給電部１０と対向する高濃度箇所１８との２箇所において電流が強くなる状態がループアンテナの共振状態を示している。かくのごとき共振状態を等価回路で示した模式図が図１３であり、ループアンテナは、ダイポールアンテナを２つ並べたものと同等である。図１３は、図１０の一般的なループアンテナの等価回路を示す模式図であり、共振状態においては、２本のダイポールアンテナを並置したアンテナ構成と同等であることを示している。
【００５６】
以上のように、図１０に示した一般的なループアンテナは、アンテナエレメント周囲の長さとして、共振周波数が得られる波長（１λ）の長さが必要であるため、サイズが大きくなるという問題があり、小型の携帯端末に内蔵するためには、さらなる小型化が必要である。したがって、携帯端末に内蔵可能なサイズまでループアンテナのサイズの小型化を図るために、例えば、図１４のように、図１０の一般的なループアンテナの長尺側のアンテナエレメントのサイズを６８ｍｍから４０ｍｍに短縮する。図１４は、図１０の一般的なループアンテナのサイズを６８ｍｍ×２０ｍｍから４０ｍｍ×２０ｍｍに短縮した小型化ループアンテナのモデルを示す模式図である。図１４の小型化ループアンテナの場合、アンテナエレメント周囲の長さは、図１０の（６８＋２０）×２＝１７６ｍｍから（４０＋２０）×２＝１２０ｍｍへと短くなっている。
【００５７】
その結果、図１４の小型化ループアンテナにおいては、図１５のグラフ上のマーカ１に示すように、図１０のループアンテナからのサイズ縮小により、共振周波数が、１，７００ＭＨｚから２，７００ＭＨｚへと高くなってしまう。図１５は、図１４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。図１５において、リターンロスが小さくなるところが共振点である。
【００５８】
そこで、本発明においては、図１４のような小型化したループアンテナにおいても、図１０のループアンテナの場合と同等の共振周波数が得られるようにするために、図１６に示すように、図１４の小型化ループアンテナにおいて給電部１０と対向する電流の強い高濃度箇所にインダクタ１９を新たに配置する。ここで、インダクタ１９の定数として、インダクタンスは６０ｎＨ、内部抵抗は９Ωと設定した。図１６は、図１４の小型化ループアンテナに対してインダクタ１９を新たに配置した小型ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【００５９】
図１６に示す小型化ループアンテナのモデルの共振周波数は、図１７のグラフ上のマーカ１に示すように、約１，７６０ＭＨｚであり、図１０の６８×２０ｍｍの一般的なループアンテナと同等の共振周波数が得られることになる。図１７は、図１６の小型化ループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００６０】
次に、図１６の小型化ループアンテナにおいて、インダクタ１９の内部抵抗９Ωの存在によるアンテナ効率の劣化について考える。通常、アンテナエレメント内に９Ωものの抵抗成分があると、アンテナ特性上大きな損失が発生し、アンテナ効率が劣化することが予想される。そこで、比較対象として、図１８のようなダイポールアンテナの場合との特性比較を行う。
【００６１】
図１８は、図１６の小型化ループアンテナとの比較対象とするダイポールアンテナのモデルを示す模式図であり、ダイポールアンテナに図１６の場合と同様の定数を有するインダクタ２０を配置している場合を示している。つまり、インダクタ２０の定数を、図１６の小型化ループアンテナにおけるインダクタ１９と同じ値（インダクタンス６０ｎＨ、内部抵抗９Ω）に設定し、かつ、アンテナエレメントの長さを調整して、図１９のグラフ上のマーカ１に示すように、共振周波数を図１６の小型化ループアンテナの場合と同様の１，７６０ＭＨｚに調整した。図１９は、図１８のダイポールアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００６２】
以上の図１０の一般的なループアンテナ、図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナ、図１８の比較対象のダイポールアンテナのそれぞれの１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率を比較した結果を、図２０に表示する。つまり、図２０は、図１０の一般的なループアンテナ、図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナ、図１８の比較対象のダイポールアンテナのそれぞれの１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率を比較した比較表である。
【００６３】
図２０の１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率（Rad． Efficiency）欄に示すように、図１０の６８×２０ｍｍのループアンテナにおいては、アンテナ効率が−０．０１ｄＢと問題ない値を示している。ここで、アンテナ効率を示すRad． Efficiency（Radiation Efficiency）とは、給電点とアンテナインピーダンスとの差から発生する整合損失を補正し、純粋に、アンテナ効率を比較することができるように補正した値である。
【００６４】
また、図１８の比較対象のダイポールアンテナにおいては、図２０の表の右欄に示すように、アンテナ効率が−６．７７ｄＢと大幅に劣化している。この劣化の大部分は、インダクタ２０の内部抵抗の９Ωによる損失である。これに対して、図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナにおいては、内部抵抗が９Ωのインダクタ１９を配置しているにも関わらず、図２０の表の中央欄に示すように、アンテナ効率が−０．３４ｄＢと良好な値になっている。
【００６５】
図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナは、図１や図２にて説明した本発明の実施形態におけるループアンテナに相当するモデルであり、内部抵抗が９Ωのインダクタ１９を配置しているにも関わらず、アンテナ効率が−０．３４ｄＢと良好な値になっている理由について、図２１を用いて説明する。図２１は、図１６の小型化ループアンテナモデルの等価回路を示す模式図であり、図１３の等価回路に示した場合と同様に、共振状態においては、２本の第１，第２のダイポールアンテナ２１，２２を並置したアンテナ構成と同等になる。
【００６６】
図２１の等価回路において、第２のダイポールアンテナ２２は、図２０の比較表に示した図１８のダイポールアンテナの場合と同様の構成であり、インダクタ１９の内部抵抗により、アンテナ効率が大幅に劣化することになる。一方、第１のダイポールアンテナ２１は、抵抗成分を全く含まない構成になっているので、アンテナ効率が劣化しないことになる。ここで、ループアンテナの効率とは、給電された電力がアンテナエレメントからどの程度放射されるかを表すものである。例えば、第１のダイポールアンテナ２１と第２のダイポールアンテナとの特性が同等でかつ良好な状態にあった場合には、給電された電力は、第１のダイポールアンテナ２１と第２のダイポールアンテナとに均等に配分され、均等に放射される。
【００６７】
これに対して、図２１の等価回路に示す本実施形態のように、第２のダイポールアンテナ２２のアンテナ特性が著しく劣化している場合は、アンテナに給電された電力のほとんどが良好な特性を示す第１のダイポールアンテナ２１に供給されて、放射されることになる。したがって、第２のダイポールアンテナ２２の特性が著しく劣化していても、給電された電力は、問題なく、第１のダイポールアンテナ２１から放射されるので、内部抵抗があるインダクタ１９を配置した図１６に示すような小型化ループアンテナであっても、ループアンテナとしてのアンテナ特性は劣化しないことになる。以上が、アンテナ特性を劣化させることなく、ループアンテナの小型化が可能になる理由である。
【００６８】
次に、小型化ループアンテナとして２共振を得る手段について説明する。前述したように、図１６に示したインダクタ１９配置の小型化ループアンテナのモデルは、図１７の特性図に示したように、１，７６０ＭＨｚの周波数で共振している。１，７６０ＭＨｚの周波数で共振した時の電流分布は、図２２の模式図に示すように、給電部１０周辺の電流の強い給電周辺箇所２３が広範囲に亘って分布し、給電部１０と対向する部分の電流の強い高濃度箇所２４は、インダクタ１９による短縮効果の結果として、狭い範囲で分布している。図２２は、図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００６９】
ここで、図２２の高濃度箇所２４の周辺に存在する１，７６０ＭＨｚにおける電流の弱い低濃度箇所に着目する。図２３は、図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所を示す模式図であり、図２２の電流分布のシミュレーション結果に基づいて低濃度箇所として抽出された箇所を示している。
【００７０】
図２３に示すように、１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所は、第１，第２の低濃度箇所２５，２６の２箇所存在している。そこで、１，７６０ＭＨｚにおける共振動作に影響を及ぼさない状態で、第２の共振周波数が得られるようにするために、図２４に示すように、図２３の小型化ループアンテナにおいて給電部１０と対向する電流の弱い第１，第２の低濃度箇所２５，２６のいずれか一方に、インダクタ１９（第１のインダクタに相当するインダクタ）とは異なる第２のインダクタ２７を新たに配置する。ここで、第２のインダクタ２７の定数として、インダクタンスは４０ｎＨ、内部抵抗は６Ωと設定した。図２４は、図１６の小型化ループアンテナに対して第２のインダクタ２７を新たに配置した小型ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【００７１】
図２４の小型化ループアンテナにおいては、図２５（Ａ）に示すように、第２のインダクタ２７は１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い第１，第２の低濃度箇所２５，２６のいずれかの箇所つまり１，７６０ＭＨｚ帯におけるインピーダンスが大きい箇所に配置されるので、第２のインダクタ２７の配置によっても、１，７６０ＭＨｚにおける電流分布の状態が図２２の状態からほとんど変化しない状態にすることができる。
【００７２】
図２５は、図２４の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、図２５（Ａ）が第２のインダクタ２７を新たに配置した後の１，７６０ＭＨｚ帯における電流分布の状態を示し、図２５（Ｂ）が第２のインダクタ２７を配置しない前の１，７６０ＭＨｚ帯における電流分布の状態（すなわち、図２２の電流分布の状態）を示している。
【００７３】
なお、図２４に示す小型化ループアンテナのモデルの共振周波数は、図１７の場合と同様に、図２６のグラフ上のマーカ１に示す約１，７６０ＭＨｚに存在している以外に、さらに、図１７の場合とは異なり、第２の共振周波数として、マーカ２に示すように、約１，９６０ＭＨｚが、新たに得られることになる。図２６は、図２４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００７４】
第２の共振周波数として新たに得られた１，９６０ＭＨｚにおける電流分布の様子を、図２７の模式図に示している。図２７は、図２４の小型ループアンテナの１，９６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。図２７の模式図に示すように、１，９６０ＭＨｚ帯における電流分布は、第２のインダクタ２７が配置された箇所の周辺にある高濃度箇所２８と、給電部１０の周辺に位置する給電周辺箇所２９との２箇所において、１，９６０ＭＨｚ帯における電流が強くなり、第２のインダクタ２７によって、１，９６０ＭＨｚ帯において共振が発生していることが分かる。
【００７５】
以上の説明が、小型化ループアンテナにおいて、２つの共振周波数を有する２共振が得られる原理である。かくのごとき原理を利用した本発明によるマルチバンドアンテナの動作について、次に説明する。
【００７６】
まず、通常の逆Ｆ型アンテナの形状について、図２８を用いて説明する。図２８は、通常の逆Ｆ型アンテナのモデルの形状を示す模式図である。図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルは、図２に示したように、基板サイズは１２０ｍｍ×６０ｍｍであり、逆Ｆ型アンテナは、１０ｍｍ×６０ｍｍの領域内に制限され、１０ｍｍ×４５ｍｍのアンテナサイズに設定している場合を示している。
【００７７】
また、図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルの共振周波数は、図２９のグラフ上のマーカ１に示すように、２，１５０ＭＨｚのみであり、複数の共振点を持たない単共振アンテナである。図２９は、図２８の通常の逆Ｆ型アンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯には共振点を有していなく、２ＧＨｚ帯の２，１５０ＭＨｚのみに共振点を有している。
【００７８】
これに対して、図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルのループ部分のみを用いて構成するループアンテナの形状を図３０に示している。図３０は、図２８の通常の逆Ｆ型アンテナのモデルのループ部分のみを用いて構成するループアンテナの形状を示す模式図である。図３０に示すループアンテナは、図２の場合と同様、１０ｍｍ×２０ｍｍのサイズに小型化され、該ループアンテナのモデルの共振周波数は、図３１のグラフに示すように、３，２００ＭＨｚとなっている。図３１は、図３０のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３１に示すように、図３０に示すループアンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯のいずれにも共振点を有していなく、３，２００ＭＨｚのみに共振点を有している。
【００７９】
そこで、まず、図３０に示すループアンテナ（つまり図２８の逆Ｆ型アンテナのループ部分に相当する部位）の共振周波数を１．５ＧＨｚ帯に合わせるため、図３２に示すように、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を、給電部１０に対向する箇所に配置する。図３２は、図３０のループアンテナに第１のインダクタ５を新たに配置した状態を示す模式図である。ここで、第１のインダクタ５のインダクタンスＬ１の定数としては、図３２に示すように、３８ｎＨに設定し、内部抵抗ｒは４Ωに設定する。
【００８０】
図３２のような第１のインダクタ５を配置することによって、図３３のグラフ上のマーカ５，６に示すように、１．５ＧＨｚ帯の共振が得られることになる。図３３は、図３２のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３２に示すループアンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯には共振点を有していなく、携帯端末の通信用として使用されている１．５ＧＨｚ帯の帯域として、マーカ５（１，４４８ＭＨｚ）からマーカ６（１，５１１ＭＨｚ）までの１．５ＧＨｚ帯に共振点を有している。
【００８１】
次に、図３２のループアンテナに対して、さらに、第２の共振点を追加して得るために、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を、図３４に示すように、追加して配置する。図３４は、図３２のループアンテナに第２のインダクタ６を新たに配置した状態を示す模式図である。ここで、第２のインダクタ６の図３４に示す配置位置は、１．５ＧＨｚ帯の共振動作に影響を及ぼさないように、図６において説明したように、１．５ＧＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所に配置する。また、第２のインダクタ６のインダクタンスＬ２の値を有する定数としては、図３４に示すように、３４ｎＨに設定し、内部抵抗ｒは３．５Ωに設定する。
【００８２】
図３４のような第２のインダクタ６を第１のインダクタ５に追加してさらに配置することによって、図３５のグラフ上のマーカ５，６に示す１．５ＧＨｚ帯の共振点の他に、さらに、第２の共振周波数として、図３５のグラフ上のマーカ７，８に示す２ＧＨｚ帯の共振点が得られることになる。図３５は、図３４のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３５に示すように、図３４に示すループアンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯には共振点を有していなく、携帯端末の通信用として使用されている高周波数側の１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つの帯域として、マーカ５（１，４４８ＭＨｚ）からマーカ６（１，５１１ＭＨｚ）までの１．５ＧＨｚ帯とマーカ７（１，８５０ＭＨｚ）からマーカ８（２，１７０ＭＨｚ）までの２ＧＨｚ帯との２つの共振点を有している。
【００８３】
さらに、図２に示すアンテナ形状のように、第２のアンテナエレメント２と第３のアンテナエレメント３との接続点に、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７と、第３のインダクタ７に並列に接続したキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８と、を配置し、さらに、第３のインダクタ７とコンデンサ８とを介して第４のアンテナエレメント４を配置する。かくのごとく、第４のアンテナエレメント４を配置することによって、２つの共振点を有する２共振ループアンテナと、第１〜第４のアンテナエレメント１〜４すべてからなる逆Ｆ型アンテナと、第３、第４のアンテナエレメントからなる逆Ｌ型アンテナといった複数のアンテナ動作を併せ持つマルチバンドアンテナが形成される。
【００８４】
ここで、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７は、インダクタンスＬ３の値として、高周波においてインピーダンスが高くなるようにあらかじめ定めた定数として例えば２５ｎＨを選択して、ループ部分を流れる高周波の電流が、第４のアンテナエレメント４に流れ込むことを防ぐ役割を果たしている。したがって、２つの共振点を有する２共振ループアンテナは、高い周波数帯で共振し、第４のアンテナエレメント４は低い周波数帯で共振することになる。この時、第４のアンテナエレメント４は、４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４によって構成される逆Ｆ型アンテナとしての動作と、第３，第４のアンテナエレメント３，４による逆Ｌ型アンテナとしての動作とを併せ持つことにより、低い周波数帯で共振する第３，第４の２つの共振点を発生させることができる。
【００８５】
つまり、図２のような第３のインダクタ７および第４のアンテナエレメント４を図３４のループアンテナにさらに追加して配置することによって、図３６のグラフ上のマーカ５，６に示す１．５ＧＨｚ帯、マーカ７，８に示す２ＧＨｚ帯の２つの共振点の他に、さらに、第３，第４の共振周波数として、図３６のグラフ上のマーカ１，２に示す７００ＭＨｚ帯の共振点とマーカ３，４に示す８００ＭＨｚ帯の共振点との２つの共振点が得られることになる。図３６は、図３４のループアンテナに第３のインダクタ７、コンデンサ８および第４のアンテナエレメント４をさらに追加した構成である図２のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３６に示すように、図２に示すマルチバンドアンテナのモデルは、携帯端末の通信用として使用されている４つの帯域として、マーカ１（７０４ＭＨｚ）からマーカ２（７９８ＭＨｚ）までの７００ＭＨｚ帯、マーカ３（８２４ＭＨｚ）からマーカ４（９６０ＭＨｚ）までの８００ＭＨｚ帯、マーカ５（１，４４８ＭＨｚ）からマーカ６（１，５１１ＭＨｚ）までの１．５ＧＨｚ帯、マーカ７（１，８５０ＭＨｚ）からマーカ８（２，１７０ＭＨｚ）までの２ＧＨｚ帯、の合計４つの共振点を有している。
【００８６】
以上に詳細に説明したように、本実施形態のマルチバンドアンテナにおいては、通常は単共振しか得ることのできない逆Ｆ型アンテナと同様のアンテナ形状であっても、小型化した４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４と少なくとも３つの第１〜第３のインダクタとを配置した構成とすることによって、４バンドに対応する広帯域のアンテナを実現することができる。
【００８７】
なお、図２に示すマルチバンドアンテナのモデルは、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７と並列にキャパシタンスＣ１（０．２５ｐＦ）の値を有するコンデンサ８を配置した場合を示しているが、第３のインダクタ７と並列に配置したキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８が存在していない場合は、図３７に示すように、共振周波数のズレが起きる可能性がある。図３７は、図２のマルチバンドアンテナからキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を除去した場合の特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。図３７に示すように、第３のインダクタ７と並列のキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８が存在していない場合は、４つの共振周波数が、図３６の場合とは異なり、ズレが発生している。
【００８８】
図３７のアンテナ特性のズレにおいて特に問題になるのは、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯との間の特性劣化点が１．５ＧＨｚ帯寄りになってしまうことである。しかしながら、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を配置することによって、かくのごとき特性劣化点を８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯の中央の周波数に調整し易くなるという利点があるものの、コンデンサ８を配置しなくても、アンテナエレメントや他の部品の定数を吟味することによっても、前述の特性劣化点の調整を行うことが可能である。したがって、本発明においては、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８の配置は、必ずしも、必須の構成要件ではない。
【００８９】
（他の実施形態）
前述した実施形態においては、携帯端末の通信周波数である７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の４バンドに共振する４共振用のマルチバンドアンテナを構成する場合について説明したが、本発明はかかる場合に限るものではなく、他の周波数への応用も勿論可能である。
【００９０】
例えば、携帯端末には、音声やデータ通信に使用するための前述のようなアンテナ以外にも、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などのアンテナも備えられるようになってきており、本発明は、このような音声やデータ通信以外の用途に用いられるアンテナに対しても応用することができる。
【００９１】
また、装置サイズを小型化する場合、ＧＰＳとＢｌｕｅｔｏｏｔｈと無線ＬＡＮとのいずれかのアンテナを、共用アンテナとする場合が多い。かくのごとき場合には、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈと無線ＬＡＮとは、２．４ＧＨｚと同じ周波数帯を使用するので、ＧＰＳの１５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナを採用することによって、ＧＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮの３つの用途をカバーすることができる。
【００９２】
ＧＰＳの１５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナを実現する場合は、例えば、図３８に示す模式図のような１０ｍｍ×１０ｍｍという小型のアンテナサイズで実現することができる。図３８は、１，５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナの形状を示す模式図であり、２つの共振点を有するループアンテナとして形成している。
【００９３】
図３８に示すループアンテナを形成することによって、図３９のグラフ上のマーカ１に示す１，５７５．４２ＭＨｚ帯と、マーカ２（２，４００ＭＨｚ）からマーカ３（２，５００ＭＨｚ）までの２．４ＧＨｚ帯との、２つの共振点を有する２共振アンテナが得られることになる。図３９は、図３８のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００９４】
さらに、図３８のループアンテナは、図３９に示したアンテナ特性を有する２共振アンテナを確実に実現することができるが、図４０に示すアンテナ効率のように、−１ｄＢ以上という非常に良好な特性が得られるので、１０×１０ｍｍというアンテナサイズをさらに小型化することも可能である。図４０は、図３８のループアンテナのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。なお、図４０におけるアンテナ効率は、Total Efficiencyによって表されている。図２０に前述したアンテナ効率を示すRad． Efficiency（Radiation Efficiency）が、給電点とアンテナインピーダンスとの差から発生する整合損失を補正して、純粋にアンテナ特性同士を比較しようとしているのに対し、図４０におけるTotal Efficiencyは、給電点とアンテナインピーダンスとの整合損失を含むものであり、アンテナを装着した装置全体の特性を表している。
【００９５】
（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態におけるマルチバンドアンテナによれば、次のような効果が得られる。
【００９６】
第１の効果は、マルチバンドアンテナを搭載する携帯端末として、大幅な装置の小型化が実現することができることである。その理由は、一般的な携帯端末に採用される単共振アンテナと同等のアンテナサイズであっても複数の共振例えば４共振を得ることが可能になったので、アンテナサイズの拡大や、アンテナ本数の増加をすることなく、マルチバンドに対応することが可能になったためである。
【００９７】
また、マルチバンドに対応する場合、アンテナエレメント同士の干渉などにより特性が劣化する場合が多いが、本実施形態のアンテナの場合には、図４１の特性図に示すように、全周波数帯域に亘って約−３ｄＢ以上の良好なアンテナ効率が得られる。図４１は、図２のマルチバンドアンテナのモデルのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。なお、図４１におけるアンテナ効率は、図４０の場合と同様に、図２０に前述したアンテナ効率を示すRad． Efficiencyとは異なり、Total Efficiencyによって表されていて、給電点とアンテナインピーダンスとの整合損失を含むものであり、アンテナを装着した装置全体の特性を表している。
【００９８】
また、一般的な携帯端末においては、−３〜−５ｄＢ程度のアンテナ効率で用いることが多いので、図４１に示すように、アンテナ効率が−３ｄＢ以上であれば、アンテナ特性が良好な携帯端末として実現することができる。
【００９９】
第２の効果は、マルチバンドアンテナを搭載した携帯端末の大幅なコストダウンが可能なことである。その理由は、本実施形態のマルチバンドアンテナは、４共振アンテナの場合、小型化アンテナエレメントに対してチップ部品を３点（３個の第１〜第３のインダクタ５〜７）、ないし、場合によっては、４点（３個の第１〜第３のインダクタ５〜７およびコンデンサ８）追加するだけで実現することが可能であり、アンテナエレメントのさらなる追加や複雑な構成を必要とするアンテナを採用する場合と比較して、遥かに安価な装置を設計することができるためである。
【０１００】
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 第１のアンテナエレメント
２ 第２のアンテナエレメント
３ 第３のアンテナエレメント
４ 第４のアンテナエレメント
５ 第１のインダクタ
６ 第２のインダクタ
７ 第３のインダクタ
８ コンデンサ
９ 整合回路
１０ 給電部
１１ ＧＮＤ接地点
１２ 給電周辺部分
１３ 高濃度箇所
１４ 低濃度箇所
１５ 高濃度箇所
１６ インピーダンス
１７ 給電周辺箇所
１８ 高濃度箇所
１９ インダクタ
２０ インダクタ
２１ 第１のダイポールアンテナ
２２ 第２のダイポールアンテナ
２３ 給電周辺箇所
２４ 高濃度箇所
２５ 第１の低濃度箇所
２６ 第２の低濃度箇所
２７ 第２のインダクタ
２８ 高濃度箇所
２９ 給電周辺箇所
１００ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチバンドアンテナおよび携帯端末に関し、特に、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末に搭載するマルチバンド対応の小型化アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話だけでなく、スマートフォンも急速に普及し、携帯端末におけるデータのダウンロード量が大幅に増加している。そのトラフィックの増加に対応するため、複数の周波数帯にトラフィックを分散させたり、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの新たな通信規格を採用したり、使用周波数の多様化が益々進んでいる。
【０００３】
また、使用周波数帯は国によって異なるため、海外での使用などを考えると、携帯端末は、非常に多くの周波数帯に対応する必要がある。その対応手段としては、アンテナの広帯域化やマルチバンド化が考えられる。アンテナを広帯域化させる手段としては、特許文献１の特開２０１０−１０９６０号公報「マルチバンドアンテナ及び無線通信端末」や特許文献２の特開平１１−８８０３２号公報「マルチバンドアンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機」に記載の技術が公開されている。これらの文献に記載の技術は、アンテナエレメントの途中に共振回路を挿入してアンテナ特性を広帯域化させるというものであるが、かくのごとき手段を用いても、携帯端末で使用されている周波数帯である７０４ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの広範囲の帯域に対応することができる広帯域アンテナを実現することは不可能である。
【０００４】
また、マルチバンド化の手段としては、特許文献３の特開２００７−１２３９８２号公報「マルチバンド対応アンテナ装置および通信端末装置」に、逆Ｆ型アンテナに３つのアンテナエレメントを実装し、３共振を発生させる手段が記載されている。しかし、３つのアンテナエレメントを実装するためにアンテナサイズが大きくなることと、携帯端末で使用されている周波数帯すべてには対応することができないこと、さらには、４共振以上は不可能であるという問題がある。
【０００５】
よって、現時点においては、マルチバンドに対応する手段として、アンテナエレメントを複数配置して対応する方法しかなく、携帯端末のサイズが大きくなってしまうため、小型のマルチバンドアンテナの開発が急務となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０９６０号公報（第５−６頁）
【特許文献２】特開平１１−８８０３２号公報（第４−６頁）
【特許文献３】特開２００７−１２３９８２号公報（第３−５頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、現状の技術の問題点は、マルチバンドに対応する手段として、アンテナエレメントを複数配置して対応する方法しかなく、携帯端末のサイズが大きくなってしまうという点にある。
【０００８】
かくのごとき問題点について、さらに説明する。まず、携帯電話やスマートフォン等の携帯端末において使用されている周波数について説明する。図４２は、携帯端末用として使用されている周波数の一覧を示すテーブルである。図４２に示すように、日本においては、携帯端末用として８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の３バンドが主に使用されており、米国においては、携帯端末用として７００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯の３バンドが主に使用されている。図４３は、このような日本と米国との両国における携帯端末の周波数の使用状況をグラフ化した説明図であり、図４３（Ａ）が、日本の周波数使用状況をハッチングした領域で示し、図４３（Ｂ）が、米国の周波数使用状況をハッチングした領域で示し、図４３（Ｃ）が、両国の周波数使用状況を合成した結果を示している。
【０００９】
図４３（Ｃ）に示すように、日本と米国との両国で携帯端末用として使用されている周波数を合成すると、４バンドに分類されることが分かる。以降の説明においては、７０４〜７９８ＭＨｚを７００ＭＨｚ帯、８２４〜９６０ＭＨｚを８００ＭＨｚ帯、１４４８〜１５１１ＭＨｚを１．５ＧＨｚ帯、１８５０〜２１７０ＭＨｚを２ＧＨｚ帯と呼ぶことにする。
【００１０】
ここで、携帯端末は、日本国内だけでなく、海外でもローミングして使用することが想定されているため、少なくとも、前述の４バンドすべてに対応する必要がある。前述の４バンドに対応する手段としては、次の２つの手段がある。
【００１１】
第１の手段は、それぞれのバンドに対応する４本のアンテナを実装することであるが、実際には不可能に近い。その理由を、スマートフォンを例にして説明すると、次の通りである。
【００１２】
近年のスマートフォンのサイズは１３０ｍｍ×６５ｍｍ×１０ｍｍ程度である。かくのごときサイズの中にあって、液晶画面が大半を占めており、通常は、補強のために、液晶画面と同サイズの金属板が液晶と重ねて実装されている。アンテナは、該金属板の近くに実装すると、有効な特性が得られなくなるため、該金属板から５〜１０ｍｍ程度離して実装する必要がある。したがって、アンテナを実装することができる領域は、携帯端末の上下に１０ｍｍ×６５ｍｍ×１０ｍｍ程度の狭い領域となる。
【００１３】
アンテナエレメントサイズを（λ／４）タイプの逆Ｌ型アンテナの場合として考えると（λ：波長）、７００ＭＨｚ帯においては１０７ｍｍ、８００ＭＨｚ帯においては９４ｍｍ、１．５ＧＨｚ帯においては５０ｍｍ、２ＧＨｚ帯においては３８ｍｍのサイズになり、これらの４本のアンテナを前述した狭い領域内に、物理的にも特性的にも干渉しないように、実装することは不可能である。
【００１４】
第２の手段は、マルチバンドアンテナを採用する方法である。図４４は、マルチバンドアンテナとして一般的に採用されている２分岐タイプの逆Ｌ型アンテナの形状を示す模式図である。また、図４５は、図４４のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図であり、電磁界シミュレータを使用して計算したリターンロスを示している。図４５の右上には、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯および２ＧＨｚ帯の４つのバンドそれぞれの境界周波数におけるリターンロスを数値で表示している。目安として、−５ｄＢ以下であれば、有効なアンテナ特性を有しているものと判断することができるので、８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つのバンドであれば対応することができるものの、７００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯とは対応が困難であり、４バンドすべてに対応することは不可能である。
【００１５】
このため、図４４に示すような２分岐のアンテナ形状を、さらに、３分岐や４分岐のアンテナ形状とすることも考えられるが、アンテナサイズが大きくなったり、あるいは、アンテナエレメント同士が結合して所望の特性を得られなくなったりするなど、技術的課題も多く、現時点では、実現することが困難である。
【００１６】
（本発明の目的）
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、小型化したアンテナエレメントとインダクタとを用いた単純な構造により複数の共振が得られ、２共振ループアンテナと逆Ｌ型アンテナと逆Ｆ型アンテナといった複数のアンテナ動作を併せ持つマルチバンドアンテナおよび携帯端末を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述の課題を解決するため、本発明によるマルチバンドアンテナおよび携帯端末は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１８】
（１）本発明によるマルチバンドアンテナは、複数の共振周波数を有するマルチバンドアンテナであって、前記共振周波数の各波長よりもエレメント長が短い小型化したアンテナエレメントによって形成したループアンテナに対して、第１のインダクタと第２のインダクタとを追加して接続配置することにより、前記共振周波数のうち高周波数側の第１の共振周波数と第２の共振周波数との２つの共振周波数において共振させることが可能な２共振ループアンテナを少なくとも備えて構成していることを特徴とする。
【００１９】
（２）本発明による携帯端末は、マルチバンドに対応するアンテナを搭載した携帯端末において、前記アンテナを、少なくとも前記（１）に記載のマルチバンドアンテナを用いて構成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のマルチバンドアンテナおよび携帯端末によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２１】
第１の効果は、マルチバンドアンテナを搭載する携帯端末として、大幅な装置の小型化が実現することができることである。その理由は、一般的な携帯端末に採用される単共振アンテナと同等のアンテナサイズであっても複数の共振を得ることが可能になったので、アンテナサイズの拡大や、アンテナ本数の増加をすることなく、マルチバンドに対応することが可能になったためである。
【００２２】
第２の効果は、マルチバンドアンテナを搭載した携帯端末の大幅なコストダウンが可能なことである。その理由は、本発明のマルチバンドアンテナは、４共振アンテナの場合、小型化アンテナエレメントに対してチップ部品を３点（３個のインダクタ）、ないし、場合によっては、４点（３個のインダクタおよびコンデンサ）追加するだけで実現することが可能であり、アンテナエレメントのさらなる追加や複雑な構成を必要とするアンテナを採用する場合と比較して、遥かに安価な装置を設計することができるためである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるマルチバンドアンテナの回路構成の一例を示す回路図である。
【図２】図１に示したマルチバンドアンテナの形状を示す模式図である。
【図３】第１のインダクタを第１のアンテナエレメントの箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図４】第１のインダクタを第１のアンテナエレメントの箇所に配置した後であって第２のインダクタを第２のアンテナエレメントの箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図５】第１，第２のインダクタを第１，第２のアンテナエレメントのそれぞれの箇所に配置した後の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図６】第１，第２のインダクタを第１，第２のアンテナエレメントのそれぞれの箇所に配置した後の２ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図７】第３のインダクタを第２のインダクタよりも給電側に接続した接続構成からなるマルチバンドアンテナを説明するための接続構成図である。
【図８】図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図９】図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの８００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図１０】一般的なループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１１】図１０の一般的なループアンテナの特性を示す特性図である。
【図１２】図１０の一般的なループアンテナの１，７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図１３】図１０の一般的なループアンテナの等価回路を示す模式図である。
【図１４】図１０の一般的なループアンテナのサイズを６８ｍｍ×２０ｍｍから４０ｍｍ×２０ｍｍに短縮した小型化ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１５】図１４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図である。
【図１６】図１４の小型化ループアンテナに対してインダクタを新たに配置した小型化ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１７】図１６の小型化ループアンテナの特性を示す特性図である。
【図１８】図１６の小型化ループアンテナとの比較対象とするダイポールアンテナのモデルを示す模式図である。
【図１９】図１８のダイポールアンテナの特性を示す特性図である。
【図２０】図１０の一般的なループアンテナ、図１６のインダクタを配置した小型化ループアンテナ、図１８の比較対象のダイポールアンテナのそれぞれの１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率を比較した比較表である。
【図２１】図１６の小型化ループアンテナモデルの等価回路を示す模式図である。
【図２２】図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図２３】図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所を示す模式図である。
【図２４】図１６の小型化ループアンテナに対して第２のインダクタを新たに配置した小型ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【図２５】図２４の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図２６】図２４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図である。
【図２７】図２４の小型ループアンテナの１，９６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【図２８】通常の逆Ｆ型アンテナのモデルの形状を示す模式図である。
【図２９】図２８の通常の逆Ｆ型アンテナの特性を示す特性図である。
【図３０】図２８の通常の逆Ｆ型アンテナのモデルのループ部分のみを用いて構成するループアンテナの形状を示す模式図である。
【図３１】図３０のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図３２】図３０のループアンテナに第１のインダクタを新たに配置した状態を示す模式図である。
【図３３】図３２のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図３４】図３２のループアンテナに第２のインダクタを新たに配置した状態を示す模式図である。
【図３５】図３４のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図３６】図３４のループアンテナに第３のインダクタ、コンデンサおよび第４のアンテナエレメントをさらに追加した構成である図２のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図である。
【図３７】図２のマルチバンドアンテナからコンデンサを除去した場合の特性を示す特性図である。
【図３８】１５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナの形状を示す模式図である。
【図３９】図３８のループアンテナの特性を示す特性図である。
【図４０】図３８のループアンテナのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。
【図４１】図２のマルチバンドアンテナのモデルのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。
【図４２】携帯端末用として使用されている周波数の一覧を示すテーブルである。
【図４３】日本と米国との両国における携帯端末の周波数の使用状況をグラフ化した説明図である。
【図４４】マルチバンドアンテナとして一般的に採用されている２分岐タイプの逆Ｌ型アンテナの形状を示す模式図である。
【図４５】図４４のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明によるマルチバンドアンテナおよび携帯端末の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。ここで、携帯端末は、本発明によるマルチバンドアンテナを搭載した携帯端末であって、携帯電話、スマートフォン、ノートＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等を含む携帯性を有する小型の情報端末のことである。また、本発明において対象とする周波数についても、携帯端末が扱う対象の無線信号の周波数であれば如何なる種類のものであっても構わなく、携帯電話などにおいて通信用として使用する周波数のみならず、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈや無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の用途として使用する周波数も同様に扱うことができる。
【００２５】
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、携帯端末などに内蔵されるマルチバンドアンテナに関するものであり、逆Ｆ型をベースとした小型化アンテナエレメントにインダクタ（場合によっては、コンデンサを含むようにしても良い）のチップ部品を複数個搭載することによって、アンテナサイズを拡大することなく、複数の共振例えば４つの共振を発生させて、マルチバンドに対応する小型のアンテナを実現することを主要な特徴としている。而して、携帯端末に容易に搭載することが可能なマルチバンド対応の小型のアンテナを得ることができる。
【００２６】
より具体的には、例えば、４つのバンドに対応するマルチバンドアンテナを例に採ると、本発明によるマルチバンドアンテナにおいては、小型化した逆Ｆ型のアンテナエレメントに少なくとも３つのインダクタを配置し、４共振を発生させることによって、アンテナサイズを拡大することなく、例えば７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の４バンドに対応するマルチバンド対応アンテナを実現することができる。
【００２７】
その理由は、本発明によるマルチバンドアンテナは、第１のインダクタにより第１の共振を発生させるループアンテナとして動作する手段と、第２のインダクタにより第１の共振状態を保ったまま第２の共振を発生させるループアンテナとして動作する手段と、高周波帯で動作するループアンテナに対して、インピーダンスが高くなるように定数を設定した第３のインダクタを介して接続された追加アンテナエレメントが低周波数帯で逆Ｆ型アンテナとして動作する手段と、前記第３のインダクタを介して接続された該追加アンテナエレメントが低周波数帯で逆Ｌ型アンテナとして動作する手段とを少なくとも備えて構成しているからである。
【００２８】
（実施形態の構成例）
次に、本発明によるマルチバンドアンテナの回路構成の一例を、図１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明によるマルチバンドアンテナの回路構成の一例を示す回路図であり、複数のバンド帯として、例えば７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の４個のバンド帯に対応するマルチバンドアンテナの構成例を示している。
【００２９】
図１に示すマルチバンドアンテナは、小型化した４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４で構成される逆Ｆ型のアンテナに対して、それぞれがインダクタンスＬ１〜Ｌ３の値を有する３個の第１〜第３のインダクタ５〜７が追加して配置されている構成としている。なお、図１には、第３のインダクタ７に並列にキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を接続しているが、コンデンサ８については、周波数調整を容易にすることが可能になるという効果があるものの、本発明の必須の構成要素ではない。
【００３０】
図１に示す構成において、第１、第３のアンテナエレメント１、３は、ＧＮＤ接地点１１に接続されて、第１〜第３のアンテナエレメント１〜３が、ループアンテナを形成し、第３のアンテナエレメント３には整合回路９、給電部１０が接続されている。そして、第１のアンテナエレメント１には第１のインダクタ５が配置され、第２のアンテナエレメント２には第２のインダクタが配置されており、第２のアンテナエレメント２と第３のアンテナエレメント３との接続点には、第３のインダクタ７を介して第４のアンテナエレメント４が接続されている。つまり、図１に示すマルチバンドアンテナは、ＧＮＤ接地点１１にてＧＮＤ接地された４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４で構成される逆Ｆ型のアンテナに、それぞれがインダクタンスＬ１〜Ｌ３の値を有する３個の第１〜第３のインダクタ５〜７およびキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８が配置された構成であり、該逆Ｆ型のアンテナには、整合回路９を介して給電部１０より給電されるように構成されている。
【００３１】
ループアンテナの場合は、通常、（１λ）のエレメント長を必要とするが（λ：波長）、本発明においては、（λ／３）程度のエレメント長に小型化したサイズで、２共振を得ることができる。その理由は、図１に示すように、給電部１０と対向する電流の強い部分に、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を配置することによって、第１の共振となる共振周波数を低い周波数帯に移動させることができるため、アンテナエレメントを短くすることができることと、第１の共振としてインダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５により共振する周波数において電流の弱い部分つまりインピーダンスの高い部分には、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を配置することによって、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５による第１の共振状態を変化させずに、第２の共振を得ることができるためである。
【００３２】
本発明によるマルチバンドアンテナにおいては、図１に示すように、前述の２共振ループアンテナに、さらに、第４のアンテナエレメント４を、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を介して接続する。インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７は、インダクタンスＬ３の値として、高周波においてインピーダンスが高くなるようにあらかじめ定めた定数を選択して、ループ部分を流れる高周波の電流が、第４のアンテナエレメント４に流れ込むことを防ぐ役割を果たしている。その結果として、前述の２共振ループアンテナは、高い周波数帯で共振し、第４のアンテナエレメント４は低い周波数帯で共振することになる。この時、さらに、第４のアンテナエレメント４は、４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４によって構成される逆Ｆ型アンテナとしての動作と、第３，第４のアンテナエレメント３，４による逆Ｌ型アンテナとしての動作とを併せ持つことにより、第３，第４の共振を発生させることができる。
【００３３】
したがって、図１に示す構成を採用することによって、通常は、単共振しか得られない逆Ｆ型アンテナと同じサイズで、４共振を得られるアンテナを実現することができるため、携帯端末のサイズを大きくすることなく、マルチバンドに対応するアンテナを容易に搭載することが可能となる。
【００３４】
図１に示す回路構成を用いたマルチバンドアンテナについて、図２を参照してさらに説明する。図２は、図１に示したマルチバンドアンテナの形状を示す模式図であり、各構成要素は図１と同様である。当該マルチバンドアンテナを実装する携帯端末としては、スマートフォンの場合を例にとって、基板１００のサイズが１２０ｍｍ×６０ｍｍであり、アンテナ領域が１０ｍｍ×６０ｍｍの領域内に制限されている場合について説明する。
【００３５】
まず、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つの高周波帯をカバーするループアンテナを構成するため、３個の第１〜第３のアンテナエレメント１〜３を配置する。ループアンテナの開口部は広い方がアンテナ特性の向上に繋がるので、給電部１０とＧＮＤ接地点１１とは少し離して配置した方が望ましい。また、３個の第１〜第３のアンテナエレメント１〜３と基板１００とによって囲まれるループ部分の周囲の長さは、前述したように、（λ／３）程度あれば良いので、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つの高周波帯をカバーするためには、１，５００ＭＨｚではλ／３＝６６．６ｍｍ、２，０００ＭＨｚではλ／３＝５０ｍｍ以上確保すれば良いことになる。図２においては、第１，第３のアンテナエレメント１，３の長さ＝１０ｍｍ、第２のアンテナエレメント２の長さ＝２０ｍｍに設定した場合を示しており、ループアンテナの周囲の長さは、（１０＋２０）×２＝６０ｍｍとなり、ほぼ１．５ＧＨｚ帯の高周波数帯の近傍の領域までカバーすることができる長さに設定している。なお、アンテナエレメント１乃至４の幅は、例えば、何れも１ｍｍである。また、インダクタ５，６，７及びコンデンサ８並びに整合回路９は、チップ部品でなる。インダクタ５，６のチップ部品の寸法は、例えば、横幅１ｍｍ、縦幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。インダクタ７及びコンデンサ８の各チップ部品の寸法は、例えば、横幅０．５ｍｍ、縦幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。整合回路９は、例えば、インダクタ用のチップ部品とコンデンサ用のチップ部品とを並列に接続してなる。整合回路９を構成するインダクタ用のチップ部品とコンデンサ用のチップ部品は、何れも横幅０．５ｍｍ、縦幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。整合回路９は、このようにインダクタ用のチップ部品とコンデンサ用のチップ部品とを並列に接続してもよいし、或いはインダクタ及びコンデンサで構成した電子回路をモールドしてなる１つのチップ部品でも構成できる。
【００３６】
次に、３個の第１〜第３のアンテナエレメント１〜３からなるループアンテナを、１．５ＧＨｚ帯で共振させるためのインダクタンスＬ１の値を有するインダクタ５を配置する。通常、ループアンテナにおいては、電流が最大となる箇所は、給電部１０の周辺箇所と該給電部１０に対向する箇所（第１のアンテナエレメント１側の箇所）との２箇所であり、インダクタンスＬ１の値を有するインダクタ５は、給電部１０と対向する電流の強い箇所に配置する。図３は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を第１のアンテナエレメント１の箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、電流の強い箇所は濃い濃度（黒）、電流の弱い箇所は薄い濃度（白）で表示している。ここで、電流の強い箇所とは、１．５ＧＨｚ帯の周波数で共振している箇所である。
【００３７】
図３に示すように、給電部１０に対向する第１のアンテナエレメント１上には電流の強い高濃度箇所１３が存在していることが分かる。なお、給電部１０を配置した第３のアンテナエレメント３の給電周辺部分１２において電流が強くなっていない理由は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を配置していない状態においては、１．５ＧＨｚ帯では共振していないためである。インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５は、この電流の強い高濃度箇所１３に配置するが、配置する位置如何によって共振周波数が変化するため、所望の共振周波数となるように、配置位置を微調整するようにしても良い。
【００３８】
また、本実施形態においては、第１のインダクタ５のインダクタンスＬ１の定数を３８ｎＨに設定したが、１．５ＧＨｚ帯における共振周波数を調整するために、１０ｎＨ〜６０ｎＨ程度の範囲で選択することが可能である。
【００３９】
次に、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を第２のアンテナエレメント２の箇所に配置する。図４は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を第１のアンテナエレメント１の箇所に配置した後であってインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を第２のアンテナエレメント２の箇所に配置する前の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を第１のアンテナエレメント１の箇所に配置した状態においては、１．５ＧＨｚ帯に共振しているので、図４に示すように、給電周辺部分１２と給電部１０に対向する高濃度箇所１３との２つの箇所に電流の強い箇所が存在していることが分かる。
【００４０】
ここで、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６は、２ＧＨｚ帯の共振を得ることが目的であるので、１．５ＧＨｚ帯の共振状態を変化させないように、図４において、１．５ＧＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所１４に配置する。
【００４１】
本実施形態においては、第２のインダクタ６のインダクタンスＬ２の定数を３４ｎＨに設定したが、２ＧＨｚ帯における共振周波数を調整するために、第１のインダクタ５のインダクタンスＬ１の場合と同様に、１０ｎＨ〜６０ｎＨ程度の範囲で選択することが可能である。
【００４２】
以上のように、第１，第２インダクタ５，６を配置した構成における電流分布をシミュレーションした結果を図５、図６に示している。つまり、図５は、それぞれがインダクタンスＬ１，Ｌ２の値を有する第１，第２のインダクタ５，６を第１，第２のアンテナエレメント１，２のそれぞれの箇所に配置した後の１．５ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、図６は、それぞれがインダクタンスＬ１，Ｌ２の値を有する第１，第２のインダクタ５，６を第１，第２のアンテナエレメント１，２のそれぞれの箇所に配置した後の２ＧＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００４３】
図５の電流分布に示すように、１．５ＧＨｚ帯においては、給電周辺部分１２とインダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５が配置された高濃度箇所１３との２箇所において電流が強く、また、図６の電流分布に示すように、２ＧＨｚ帯においては、給電周辺部分１２とインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６が配置された高濃度箇所１５との２箇所において電流が強くなっている。したがって、１つのループアンテナによって、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つのバンドで共振する２共振ループアンテナを実現していることが分かる。
【００４４】
さらに、本実施形態のマルチバンドアンテナにおいては、図２に示したように、第１〜第３のアンテナエレメント１〜３からなるループアンテナに対して、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を介して第４のアンテナエレメント４を追加アンテナエレメントとして追加して配置する。
【００４５】
インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７は、ループアンテナの動作を変化させないように、インダクタンス値として、１．５ＧＨｚ以上の高周波数においてはインピーダンスが高くなるような定数をあらかじめ定めて設定する。本実施形態においては、第３のインダクタ７のインダクタンスＬ３の定数を２５ｎＨに設定したが、１．５ＧＨｚ帯以上の高周波数帯において十分に高いインピーダンスとするために、少なくとも２０ｎＨ以上の範囲で選択することが望ましい。
【００４６】
また、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７のループアンテナへの接続位置については、第２のインダクタ６を配置した第２のアンテナエレメント２と給電部１０を配置した第３のアンテナエレメント３との接続点の位置に一端を接続することにより、第３のインダクタ７をインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６よりも給電側に接続する。
【００４７】
かくのごとく、第３のインダクタ７を第２のインダクタ６よりも給電側に接続する理由は、次の２つにある。第１の理由は、第３のインダクタ７の接続位置と給電部１０との間に、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５やインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６が介在する状態になってしまうと、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５やインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６が、第４のアンテナエレメント４の整合回路として働き、第４のアンテナエレメント４が対象とする７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯におけるインピーダンスがずれてしまうためである。
【００４８】
第２の理由は、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５およびインダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６よりも、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を給電側に接続することによって、８００ＭＨｚ帯の周波数帯においては、図７に矢印で示した接続位置からＧＮＤ接地点１１側を観測したインピーダンス１６が高くなるように設定するためである。理想的には、インピーダンス１６が、９６０ＭＨｚ付近では無限大になり、図７に矢印で示した接続がＯＰＥＮ状態となることである。図７は、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７を第２のインダクタ６よりも給電側に接続した接続構成からなるマルチバンドアンテナを説明するための接続構成図である。
【００４９】
図７に示すような接続構成とすることにより、７００ＭＨｚ帯においては、第１〜第４のアンテナエレメント１〜４によって構成された逆Ｆ型アンテナとして動作し、８００ＭＨｚ帯においては、第３，第４のアンテナエレメント３，４によって構成された逆Ｌ型アンテナとして動作する。かくのごとき動作は、図８に示す７００ＭＨｚ帯の電流分布においては、第１〜第４のアンテナエレメント１〜４すべてに電流が流れ、一方、図９に示す８００ＭＨｚ帯の電流分布においては、第１，第２のアンテナエレメント１，２には電流がほとんど流れることはなく、第３，第４のアンテナエレメント３，４のみに電流が流れていることからも分かる。ここで、図８は、図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、図９は、図７の接続構成からなるマルチバンドアンテナの８００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００５０】
また、本実施形態においては、図２、図７に示すように、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７と並列に配置する構成としている例を示した。しかし、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８は、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯とのバランス調整を容易にするために配置したものであり、本発明によるマルチバンドアンテナにおいては必須の構成要素ではなく、前述のような周波数調整が可能であれば、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８は無くても構わない。
【００５１】
（実施形態の動作の説明）
次に、図１に本発明の一例として示したマルチバンドアンテナの動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、図１０に示す基本的なループアンテナのモデルを用いて、本発明の動作原理について順を追って説明する。
【００５２】
図１０は、一般的なループアンテナのモデルを示す模式図である。図１０におけるループアンテナのサイズは、６８ｍｍ×２０ｍｍ、アンテナエレメント周囲の長さは、（６８＋２０）×２＝１７６ｍｍである。ループアンテナは、（１λ）の長さで共振するので（λ：波長）、アンテナエレメントの長さが１７６ｍｍの場合は、計算上、１，７００ＭＨｚで共振することになる。また、ループアンテナは、１λ、２λ、３λ、…となる各周波数で共振するので、１，７００ＭＨｚで共振するサイズであれば、１，７００ＭＨｚ、３，４００ＭＨｚ、５，１００ＭＨｚ、…それぞれで共振が発生する。よって、一般的なループアンテナにおいては、１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯とのように、近接する２つの周波数帯で２共振させることはできない。
【００５３】
図１０の一般的なループアンテナのモデルについて、電磁界シミュレータにて、リターンロスを算出した結果を図１１に示している。つまり、図１１は、図１０の一般的なループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。図１１において、リターンロスが小さくなるところが共振点である。
【００５４】
図１０のループアンテナのモデルにおいて周波数が最も低い共振点は、図１１の右下に示すように、図１１のグラフ上にマーカ１を付けた１，７６０ＭＨｚであり、前述した共振周波数の計算値の１，７００ＭＨｚとほぼ一致していることが分かる。また、図１０に示すループアンテナの１，７６０ＭＨｚにおける電流分布は、図１２のように、給電部１０の近傍の給電周辺箇所１７と、給電部１０と対向する高濃度箇所１８との２箇所において、電流が強くなる。図１２は、図１０の一般的なループアンテナの１，７００ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００５５】
このように、図１０のループアンテナのモデルにおいては、給電部１０の周辺の給電周辺箇所１７と、給電部１０と対向する高濃度箇所１８との２箇所において電流が強くなる状態がループアンテナの共振状態を示している。かくのごとき共振状態を等価回路で示した模式図が図１３であり、ループアンテナは、ダイポールアンテナを２つ並べたものと同等である。図１３は、図１０の一般的なループアンテナの等価回路を示す模式図であり、共振状態においては、２本のダイポールアンテナを並置したアンテナ構成と同等であることを示している。
【００５６】
以上のように、図１０に示した一般的なループアンテナは、アンテナエレメント周囲の長さとして、共振周波数が得られる波長（１λ）の長さが必要であるため、サイズが大きくなるという問題があり、小型の携帯端末に内蔵するためには、さらなる小型化が必要である。したがって、携帯端末に内蔵可能なサイズまでループアンテナのサイズの小型化を図るために、例えば、図１４のように、図１０の一般的なループアンテナの長尺側のアンテナエレメントのサイズを６８ｍｍから４０ｍｍに短縮する。図１４は、図１０の一般的なループアンテナのサイズを６８ｍｍ×２０ｍｍから４０ｍｍ×２０ｍｍに短縮した小型化ループアンテナのモデルを示す模式図である。図１４の小型化ループアンテナの場合、アンテナエレメント周囲の長さは、図１０の（６８＋２０）×２＝１７６ｍｍから（４０＋２０）×２＝１２０ｍｍへと短くなっている。
【００５７】
その結果、図１４の小型化ループアンテナにおいては、図１５のグラフ上のマーカ１に示すように、図１０のループアンテナからのサイズ縮小により、共振周波数が、１，７００ＭＨｚから２，７００ＭＨｚへと高くなってしまう。図１５は、図１４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。図１５において、リターンロスが小さくなるところが共振点である。
【００５８】
そこで、本発明においては、図１４のような小型化したループアンテナにおいても、図１０のループアンテナの場合と同等の共振周波数が得られるようにするために、図１６に示すように、図１４の小型化ループアンテナにおいて給電部１０と対向する電流の強い高濃度箇所にインダクタ１９を新たに配置する。ここで、インダクタ１９の定数として、インダクタンスは６０ｎＨ、内部抵抗は９Ωと設定した。図１６は、図１４の小型化ループアンテナに対してインダクタ１９を新たに配置した小型ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【００５９】
図１６に示す小型化ループアンテナのモデルの共振周波数は、図１７のグラフ上のマーカ１に示すように、約１，７６０ＭＨｚであり、図１０の６８×２０ｍｍの一般的なループアンテナと同等の共振周波数が得られることになる。図１７は、図１６の小型化ループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００６０】
次に、図１６の小型化ループアンテナにおいて、インダクタ１９の内部抵抗９Ωの存在によるアンテナ効率の劣化について考える。通常、アンテナエレメント内に９Ωものの抵抗成分があると、アンテナ特性上大きな損失が発生し、アンテナ効率が劣化することが予想される。そこで、比較対象として、図１８のようなダイポールアンテナの場合との特性比較を行う。
【００６１】
図１８は、図１６の小型化ループアンテナとの比較対象とするダイポールアンテナのモデルを示す模式図であり、ダイポールアンテナに図１６の場合と同様の定数を有するインダクタ２０を配置している場合を示している。つまり、インダクタ２０の定数を、図１６の小型化ループアンテナにおけるインダクタ１９と同じ値（インダクタンス６０ｎＨ、内部抵抗９Ω）に設定し、かつ、アンテナエレメントの長さを調整して、図１９のグラフ上のマーカ１に示すように、共振周波数を図１６の小型化ループアンテナの場合と同様の１，７６０ＭＨｚに調整した。図１９は、図１８のダイポールアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００６２】
以上の図１０の一般的なループアンテナ、図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナ、図１８の比較対象のダイポールアンテナのそれぞれの１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率を比較した結果を、図２０に表示する。つまり、図２０は、図１０の一般的なループアンテナ、図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナ、図１８の比較対象のダイポールアンテナのそれぞれの１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率を比較した比較表である。
【００６３】
図２０の１，７６０ＭＨｚにおけるアンテナ効率（Rad． Efficiency）欄に示すように、図１０の６８×２０ｍｍのループアンテナにおいては、アンテナ効率が−０．０１ｄＢと問題ない値を示している。ここで、アンテナ効率を示すRad． Efficiency（Radiation Efficiency）とは、給電点とアンテナインピーダンスとの差から発生する整合損失を補正し、純粋に、アンテナ効率を比較することができるように補正した値である。
【００６４】
また、図１８の比較対象のダイポールアンテナにおいては、図２０の表の右欄に示すように、アンテナ効率が−６．７７ｄＢと大幅に劣化している。この劣化の大部分は、インダクタ２０の内部抵抗の９Ωによる損失である。これに対して、図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナにおいては、内部抵抗が９Ωのインダクタ１９を配置しているにも関わらず、図２０の表の中央欄に示すように、アンテナ効率が−０．３４ｄＢと良好な値になっている。
【００６５】
図１６のインダクタ１９を配置した小型化ループアンテナは、図１や図２にて説明した本発明の実施形態におけるループアンテナに相当するモデルであり、内部抵抗が９Ωのインダクタ１９を配置しているにも関わらず、アンテナ効率が−０．３４ｄＢと良好な値になっている理由について、図２１を用いて説明する。図２１は、図１６の小型化ループアンテナモデルの等価回路を示す模式図であり、図１３の等価回路に示した場合と同様に、共振状態においては、２本の第１，第２のダイポールアンテナ２１，２２を並置したアンテナ構成と同等になる。
【００６６】
図２１の等価回路において、第２のダイポールアンテナ２２は、図２０の比較表に示した図１８のダイポールアンテナの場合と同様の構成であり、インダクタ１９の内部抵抗により、アンテナ効率が大幅に劣化することになる。一方、第１のダイポールアンテナ２１は、抵抗成分を全く含まない構成になっているので、アンテナ効率が劣化しないことになる。ここで、ループアンテナの効率とは、給電された電力がアンテナエレメントからどの程度放射されるかを表すものである。例えば、第１のダイポールアンテナ２１と第２のダイポールアンテナとの特性が同等でかつ良好な状態にあった場合には、給電された電力は、第１のダイポールアンテナ２１と第２のダイポールアンテナとに均等に配分され、均等に放射される。
【００６７】
これに対して、図２１の等価回路に示す本実施形態のように、第２のダイポールアンテナ２２のアンテナ特性が著しく劣化している場合は、アンテナに給電された電力のほとんどが良好な特性を示す第１のダイポールアンテナ２１に供給されて、放射されることになる。したがって、第２のダイポールアンテナ２２の特性が著しく劣化していても、給電された電力は、問題なく、第１のダイポールアンテナ２１から放射されるので、内部抵抗があるインダクタ１９を配置した図１６に示すような小型化ループアンテナであっても、ループアンテナとしてのアンテナ特性は劣化しないことになる。以上が、アンテナ特性を劣化させることなく、ループアンテナの小型化が可能になる理由である。
【００６８】
次に、小型化ループアンテナとして２共振を得る手段について説明する。前述したように、図１６に示したインダクタ１９配置の小型化ループアンテナのモデルは、図１７の特性図に示したように、１，７６０ＭＨｚの周波数で共振している。１，７６０ＭＨｚの周波数で共振した時の電流分布は、図２２の模式図に示すように、給電部１０周辺の電流の強い給電周辺箇所２３が広範囲に亘って分布し、給電部１０と対向する部分の電流の強い高濃度箇所２４は、インダクタ１９による短縮効果の結果として、狭い範囲で分布している。図２２は、図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。
【００６９】
ここで、図２２の高濃度箇所２４の周辺に存在する１，７６０ＭＨｚにおける電流の弱い低濃度箇所に着目する。図２３は、図１６の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所を示す模式図であり、図２２の電流分布のシミュレーション結果に基づいて低濃度箇所として抽出された箇所を示している。
【００７０】
図２３に示すように、１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所は、第１，第２の低濃度箇所２５，２６の２箇所存在している。そこで、１，７６０ＭＨｚにおける共振動作に影響を及ぼさない状態で、第２の共振周波数が得られるようにするために、図２４に示すように、図２３の小型化ループアンテナにおいて給電部１０と対向する電流の弱い第１，第２の低濃度箇所２５，２６のいずれか一方に、インダクタ１９（第１のインダクタに相当するインダクタ）とは異なる第２のインダクタ２７を新たに配置する。ここで、第２のインダクタ２７の定数として、インダクタンスは４０ｎＨ、内部抵抗は６Ωと設定した。図２４は、図１６の小型化ループアンテナに対して第２のインダクタ２７を新たに配置した小型ループアンテナのモデルを示す模式図である。
【００７１】
図２４の小型化ループアンテナにおいては、図２５（Ａ）に示すように、第２のインダクタ２７は１，７６０ＭＨｚ帯における電流の弱い第１，第２の低濃度箇所２５，２６のいずれかの箇所つまり１，７６０ＭＨｚ帯におけるインピーダンスが大きい箇所に配置されるので、第２のインダクタ２７の配置によっても、１，７６０ＭＨｚにおける電流分布の状態が図２２の状態からほとんど変化しない状態にすることができる。
【００７２】
図２５は、図２４の小型化ループアンテナモデルの１，７６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図であり、図２５（Ａ）が第２のインダクタ２７を新たに配置した後の１，７６０ＭＨｚ帯における電流分布の状態を示し、図２５（Ｂ）が第２のインダクタ２７を配置しない前の１，７６０ＭＨｚ帯における電流分布の状態（すなわち、図２２の電流分布の状態）を示している。
【００７３】
なお、図２４に示す小型化ループアンテナのモデルの共振周波数は、図１７の場合と同様に、図２６のグラフ上のマーカ１に示す約１，７６０ＭＨｚに存在している以外に、さらに、図１７の場合とは異なり、第２の共振周波数として、マーカ２に示すように、約１，９６０ＭＨｚが、新たに得られることになる。図２６は、図２４の小型化ループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００７４】
第２の共振周波数として新たに得られた１，９６０ＭＨｚにおける電流分布の様子を、図２７の模式図に示している。図２７は、図２４の小型ループアンテナの１，９６０ＭＨｚ帯における電流の強弱の分布をシミュレーションした結果について該電流の強弱を濃度の濃淡として模式的に示した模式図である。図２７の模式図に示すように、１，９６０ＭＨｚ帯における電流分布は、第２のインダクタ２７が配置された箇所の周辺にある高濃度箇所２８と、給電部１０の周辺に位置する給電周辺箇所２９との２箇所において、１，９６０ＭＨｚ帯における電流が強くなり、第２のインダクタ２７によって、１，９６０ＭＨｚ帯において共振が発生していることが分かる。
【００７５】
以上の説明が、小型化ループアンテナにおいて、２つの共振周波数を有する２共振が得られる原理である。かくのごとき原理を利用した本発明によるマルチバンドアンテナの動作について、次に説明する。
【００７６】
まず、通常の逆Ｆ型アンテナの形状について、図２８を用いて説明する。図２８は、通常の逆Ｆ型アンテナのモデルの形状を示す模式図である。図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルは、図２に示したように、基板サイズは１２０ｍｍ×６０ｍｍであり、逆Ｆ型アンテナは、１０ｍｍ×６０ｍｍの領域内に制限され、１０ｍｍ×４５ｍｍのアンテナサイズに設定している場合を示している。
【００７７】
また、図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルの共振周波数は、図２９のグラフ上のマーカ１に示すように、２，１５０ＭＨｚのみであり、複数の共振点を持たない単共振アンテナである。図２９は、図２８の通常の逆Ｆ型アンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯には共振点を有していなく、２ＧＨｚ帯の２，１５０ＭＨｚのみに共振点を有している。
【００７８】
これに対して、図２８に示す通常の逆Ｆ型アンテナのモデルのループ部分のみを用いて構成するループアンテナの形状を図３０に示している。図３０は、図２８の通常の逆Ｆ型アンテナのモデルのループ部分のみを用いて構成するループアンテナの形状を示す模式図である。図３０に示すループアンテナは、図２の場合と同様、１０ｍｍ×２０ｍｍのサイズに小型化され、該ループアンテナのモデルの共振周波数は、図３１のグラフに示すように、３，２００ＭＨｚとなっている。図３１は、図３０のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３１に示すように、図３０に示すループアンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯のいずれにも共振点を有していなく、３，２００ＭＨｚのみに共振点を有している。
【００７９】
そこで、まず、図３０に示すループアンテナ（つまり図２８の逆Ｆ型アンテナのループ部分に相当する部位）の共振周波数を１．５ＧＨｚ帯に合わせるため、図３２に示すように、インダクタンスＬ１の値を有する第１のインダクタ５を、給電部１０に対向する箇所に配置する。図３２は、図３０のループアンテナに第１のインダクタ５を新たに配置した状態を示す模式図である。ここで、第１のインダクタ５のインダクタンスＬ１の定数としては、図３２に示すように、３８ｎＨに設定し、内部抵抗ｒは４Ωに設定する。
【００８０】
図３２のような第１のインダクタ５を配置することによって、図３３のグラフ上のマーカ５，６に示すように、１．５ＧＨｚ帯の共振が得られることになる。図３３は、図３２のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３２に示すループアンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯には共振点を有していなく、携帯端末の通信用として使用されている１．５ＧＨｚ帯の帯域として、マーカ５（１，４４８ＭＨｚ）からマーカ６（１，５１１ＭＨｚ）までの１．５ＧＨｚ帯に共振点を有している。
【００８１】
次に、図３２のループアンテナに対して、さらに、第２の共振点を追加して得るために、インダクタンスＬ２の値を有する第２のインダクタ６を、図３４に示すように、追加して配置する。図３４は、図３２のループアンテナに第２のインダクタ６を新たに配置した状態を示す模式図である。ここで、第２のインダクタ６の図３４に示す配置位置は、１．５ＧＨｚ帯の共振動作に影響を及ぼさないように、図６において説明したように、１．５ＧＨｚ帯における電流の弱い低濃度箇所に配置する。また、第２のインダクタ６のインダクタンスＬ２の値を有する定数としては、図３４に示すように、３４ｎＨに設定し、内部抵抗ｒは３．５Ωに設定する。
【００８２】
図３４のような第２のインダクタ６を第１のインダクタ５に追加してさらに配置することによって、図３５のグラフ上のマーカ５，６に示す１．５ＧＨｚ帯の共振点の他に、さらに、第２の共振周波数として、図３５のグラフ上のマーカ７，８に示す２ＧＨｚ帯の共振点が得られることになる。図３５は、図３４のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３５に示すように、図３４に示すループアンテナのモデルは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯には共振点を有していなく、携帯端末の通信用として使用されている高周波数側の１．５ＧＨｚ帯と２ＧＨｚ帯との２つの帯域として、マーカ５（１，４４８ＭＨｚ）からマーカ６（１，５１１ＭＨｚ）までの１．５ＧＨｚ帯とマーカ７（１，８５０ＭＨｚ）からマーカ８（２，１７０ＭＨｚ）までの２ＧＨｚ帯との２つの共振点を有している。
【００８３】
さらに、図２に示すアンテナ形状のように、第２のアンテナエレメント２と第３のアンテナエレメント３との接続点に、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７と、第３のインダクタ７に並列に接続したキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８と、を配置し、さらに、第３のインダクタ７とコンデンサ８とを介して第４のアンテナエレメント４を配置する。かくのごとく、第４のアンテナエレメント４を配置することによって、２つの共振点を有する２共振ループアンテナと、第１〜第４のアンテナエレメント１〜４すべてからなる逆Ｆ型アンテナと、第３、第４のアンテナエレメントからなる逆Ｌ型アンテナといった複数のアンテナ動作を併せ持つマルチバンドアンテナが形成される。
【００８４】
ここで、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７は、インダクタンスＬ３の値として、高周波においてインピーダンスが高くなるようにあらかじめ定めた定数として例えば２５ｎＨを選択して、ループ部分を流れる高周波の電流が、第４のアンテナエレメント４に流れ込むことを防ぐ役割を果たしている。したがって、２つの共振点を有する２共振ループアンテナは、高い周波数帯で共振し、第４のアンテナエレメント４は低い周波数帯で共振することになる。この時、第４のアンテナエレメント４は、４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４によって構成される逆Ｆ型アンテナとしての動作と、第３，第４のアンテナエレメント３，４による逆Ｌ型アンテナとしての動作とを併せ持つことにより、低い周波数帯で共振する第３，第４の２つの共振点を発生させることができる。
【００８５】
つまり、図２のような第３のインダクタ７および第４のアンテナエレメント４を図３４のループアンテナにさらに追加して配置することによって、図３６のグラフ上のマーカ５，６に示す１．５ＧＨｚ帯、マーカ７，８に示す２ＧＨｚ帯の２つの共振点の他に、さらに、第３，第４の共振周波数として、図３６のグラフ上のマーカ１，２に示す７００ＭＨｚ帯の共振点とマーカ３，４に示す８００ＭＨｚ帯の共振点との２つの共振点が得られることになる。図３６は、図３４のループアンテナに第３のインダクタ７、コンデンサ８および第４のアンテナエレメント４をさらに追加した構成である図２のマルチバンドアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。つまり、図３６に示すように、図２に示すマルチバンドアンテナのモデルは、携帯端末の通信用として使用されている４つの帯域として、マーカ１（７０４ＭＨｚ）からマーカ２（７９８ＭＨｚ）までの７００ＭＨｚ帯、マーカ３（８２４ＭＨｚ）からマーカ４（９６０ＭＨｚ）までの８００ＭＨｚ帯、マーカ５（１，４４８ＭＨｚ）からマーカ６（１，５１１ＭＨｚ）までの１．５ＧＨｚ帯、マーカ７（１，８５０ＭＨｚ）からマーカ８（２，１７０ＭＨｚ）までの２ＧＨｚ帯、の合計４つの共振点を有している。
【００８６】
以上に詳細に説明したように、本実施形態のマルチバンドアンテナにおいては、通常は単共振しか得ることのできない逆Ｆ型アンテナと同様のアンテナ形状であっても、小型化した４個の第１〜第４のアンテナエレメント１〜４と少なくとも３つの第１〜第３のインダクタとを配置した構成とすることによって、４バンドに対応する広帯域のアンテナを実現することができる。
【００８７】
なお、図２に示すマルチバンドアンテナのモデルは、インダクタンスＬ３の値を有する第３のインダクタ７と並列にキャパシタンスＣ１（０．２５ｐＦ）の値を有するコンデンサ８を配置した場合を示しているが、第３のインダクタ７と並列に配置したキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８が存在していない場合は、図３７に示すように、共振周波数のズレが起きる可能性がある。図３７は、図２のマルチバンドアンテナからキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を除去した場合の特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。図３７に示すように、第３のインダクタ７と並列のキャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８が存在していない場合は、４つの共振周波数が、図３６の場合とは異なり、ズレが発生している。
【００８８】
図３７のアンテナ特性のズレにおいて特に問題になるのは、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯との間の特性劣化点が１．５ＧＨｚ帯寄りになってしまうことである。しかしながら、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８を配置することによって、かくのごとき特性劣化点を８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯の中央の周波数に調整し易くなるという利点があるものの、コンデンサ８を配置しなくても、アンテナエレメントや他の部品の定数を吟味することによっても、前述の特性劣化点の調整を行うことが可能である。したがって、本発明においては、キャパシタンスＣ１の値を有するコンデンサ８の配置は、必ずしも、必須の構成要件ではない。
【００８９】
（他の実施形態）
前述した実施形態においては、携帯端末の通信周波数である７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯の４バンドに共振する４共振用のマルチバンドアンテナを構成する場合について説明したが、本発明はかかる場合に限るものではなく、他の周波数への応用も勿論可能である。
【００９０】
例えば、携帯端末には、音声やデータ通信に使用するための前述のようなアンテナ以外にも、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などのアンテナも備えられるようになってきており、本発明は、このような音声やデータ通信以外の用途に用いられるアンテナに対しても応用することができる。
【００９１】
また、装置サイズを小型化する場合、ＧＰＳとＢｌｕｅｔｏｏｔｈと無線ＬＡＮとのいずれかのアンテナを、共用アンテナとする場合が多い。かくのごとき場合には、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈと無線ＬＡＮとは、２．４ＧＨｚと同じ周波数帯を使用するので、ＧＰＳの１５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナを採用することによって、ＧＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮの３つの用途をカバーすることができる。
【００９２】
ＧＰＳの１５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナを実現する場合は、例えば、図３８に示す模式図のような１０ｍｍ×１０ｍｍという小型のアンテナサイズで実現することができる。図３８は、１，５７５．４２ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯との２共振アンテナの形状を示す模式図であり、２つの共振点を有するループアンテナとして形成している。
【００９３】
図３８に示すループアンテナを形成することによって、図３９のグラフ上のマーカ１に示す１，５７５．４２ＭＨｚ帯と、マーカ２（２，４００ＭＨｚ）からマーカ３（２，５００ＭＨｚ）までの２．４ＧＨｚ帯との、２つの共振点を有する２共振アンテナが得られることになる。図３９は、図３８のループアンテナの特性を示す特性図であり、横軸が周波数、縦軸がリターンロスである。
【００９４】
さらに、図３８のループアンテナは、図３９に示したアンテナ特性を有する２共振アンテナを確実に実現することができるが、図４０に示すアンテナ効率のように、−１ｄＢ以上という非常に良好な特性が得られるので、１０×１０ｍｍというアンテナサイズをさらに小型化することも可能である。図４０は、図３８のループアンテナのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。なお、図４０におけるアンテナ効率は、Total Efficiencyによって表されている。図２０に前述したアンテナ効率を示すRad． Efficiency（Radiation Efficiency）が、給電点とアンテナインピーダンスとの差から発生する整合損失を補正して、純粋にアンテナ特性同士を比較しようとしているのに対し、図４０におけるTotal Efficiencyは、給電点とアンテナインピーダンスとの整合損失を含むものであり、アンテナを装着した装置全体の特性を表している。
【００９５】
（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態におけるマルチバンドアンテナによれば、次のような効果が得られる。
【００９６】
第１の効果は、マルチバンドアンテナを搭載する携帯端末として、大幅な装置の小型化が実現することができることである。その理由は、一般的な携帯端末に採用される単共振アンテナと同等のアンテナサイズであっても複数の共振例えば４共振を得ることが可能になったので、アンテナサイズの拡大や、アンテナ本数の増加をすることなく、マルチバンドに対応することが可能になったためである。
【００９７】
また、マルチバンドに対応する場合、アンテナエレメント同士の干渉などにより特性が劣化する場合が多いが、本実施形態のアンテナの場合には、図４１の特性図に示すように、全周波数帯域に亘って約−３ｄＢ以上の良好なアンテナ効率が得られる。図４１は、図２のマルチバンドアンテナのモデルのアンテナ効率を電磁界シミュレータによって計算した結果を示す特性図である。なお、図４１におけるアンテナ効率は、図４０の場合と同様に、図２０に前述したアンテナ効率を示すRad． Efficiencyとは異なり、Total Efficiencyによって表されていて、給電点とアンテナインピーダンスとの整合損失を含むものであり、アンテナを装着した装置全体の特性を表している。
【００９８】
また、一般的な携帯端末においては、−３〜−５ｄＢ程度のアンテナ効率で用いることが多いので、図４１に示すように、アンテナ効率が−３ｄＢ以上であれば、アンテナ特性が良好な携帯端末として実現することができる。
【００９９】
第２の効果は、マルチバンドアンテナを搭載した携帯端末の大幅なコストダウンが可能なことである。その理由は、本実施形態のマルチバンドアンテナは、４共振アンテナの場合、小型化アンテナエレメントに対してチップ部品を３点（３個の第１〜第３のインダクタ５〜７）、ないし、場合によっては、４点（３個の第１〜第３のインダクタ５〜７およびコンデンサ８）追加するだけで実現することが可能であり、アンテナエレメントのさらなる追加や複雑な構成を必要とするアンテナを採用する場合と比較して、遥かに安価な装置を設計することができるためである。
【０１００】
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 第１のアンテナエレメント
２ 第２のアンテナエレメント
３ 第３のアンテナエレメント
４ 第４のアンテナエレメント
５ 第１のインダクタ
６ 第２のインダクタ
７ 第３のインダクタ
８ コンデンサ
９ 整合回路
１０ 給電部
１１ ＧＮＤ接地点
１２ 給電周辺部分
１３ 高濃度箇所
１４ 低濃度箇所
１５ 高濃度箇所
１６ インピーダンス
１７ 給電周辺箇所
１８ 高濃度箇所
１９ インダクタ
２０ インダクタ
２１ 第１のダイポールアンテナ
２２ 第２のダイポールアンテナ
２３ 給電周辺箇所
２４ 高濃度箇所
２５ 第１の低濃度箇所
２６ 第２の低濃度箇所
２７ 第２のインダクタ
２８ 高濃度箇所
２９ 給電周辺箇所
１００ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の共振周波数を有するマルチバンドアンテナであって、前記共振周波数の各波長よりもエレメント長が短い小型化したアンテナエレメントによって形成したループアンテナに対して、第１のインダクタと第２のインダクタとを追加して接続配置することにより、前記共振周波数のうち高周波数側の第１の共振周波数と第２の共振周波数との２つの共振周波数において共振させることが可能な２共振ループアンテナを少なくとも備えて構成していることを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項２】
前記第１の共振周波数は、前記第１のインダクタのインダクタンスの値を調整することにより任意の周波数に設定することが可能であり、また、前記第２の共振周波数は、前記第２のインダクタのインダクタンスの値を調整することにより任意の周波数に設定することが可能であることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項３】
前記第１のインダクタは、前記２共振ループアンテナの給電部に対向する箇所であって、前記第１の共振周波数における電流が強くなっている箇所に配置し、前記第２のインダクタは、前記２共振ループアンテナの前記給電部に対向する箇所であって、前記第１の共振周波数における電流が弱くなっている箇所に配置することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項４】
前記２共振ループアンテナに対して、第３のインダクタを介して追加アンテナエレメントをさらに接続配置することにより、前記２共振ループアンテナのみならず、逆Ｆ型アンテナおよび逆Ｌ型アンテナとしても動作させ、前記第１、第２の共振周波数にさらに追加して、低周波数側の第３の共振周波数および第４の共振周波数においても共振させることが可能な４共振アンテナを構成していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項５】
前記第３のインダクタのインダクタンスの値は、前記２共振ループアンテナに流れる高周波数の電流が前記追加アンテナエレメント側に流れ込むことを抑止するインピーダンス値に設定することを特徴とする請求項４に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項６】
前記第３のインダクタに対して、並列に、周波数調整用のコンデンサを接続配置することを特徴とする請求項４または５に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項７】
マルチバンドに対応するアンテナを搭載した携帯端末において、前記アンテナを、請求項１ないし６のいずれかに記載のマルチバンドアンテナを用いて構成していることを特徴とする携帯端末。
【請求項１】
複数の共振周波数を有するマルチバンドアンテナであって、前記共振周波数の各波長よりもエレメント長が短い小型化したアンテナエレメントによって形成したループアンテナに対して、第１のインダクタと第２のインダクタとを追加して接続配置することにより、前記共振周波数のうち高周波数側の第１の共振周波数と第２の共振周波数との２つの共振周波数において共振させることが可能な２共振ループアンテナを少なくとも備えて構成していることを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項２】
前記第１の共振周波数は、前記第１のインダクタのインダクタンスの値を調整することにより任意の周波数に設定することが可能であり、また、前記第２の共振周波数は、前記第２のインダクタのインダクタンスの値を調整することにより任意の周波数に設定することが可能であることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項３】
前記第１のインダクタは、前記２共振ループアンテナの給電部に対向する箇所であって、前記第１の共振周波数における電流が強くなっている箇所に配置し、前記第２のインダクタは、前記２共振ループアンテナの前記給電部に対向する箇所であって、前記第１の共振周波数における電流が弱くなっている箇所に配置することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項４】
前記２共振ループアンテナに対して、第３のインダクタを介して追加アンテナエレメントをさらに接続配置することにより、前記２共振ループアンテナのみならず、逆Ｆ型アンテナおよび逆Ｌ型アンテナとしても動作させ、前記第１、第２の共振周波数にさらに追加して、低周波数側の第３の共振周波数および第４の共振周波数においても共振させることが可能な４共振アンテナを構成していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項５】
前記第３のインダクタのインダクタンスの値は、前記２共振ループアンテナに流れる高周波数の電流が前記追加アンテナエレメント側に流れ込むことを抑止するインピーダンス値に設定することを特徴とする請求項４に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項６】
前記第３のインダクタに対して、並列に、周波数調整用のコンデンサを接続配置することを特徴とする請求項４または５に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項７】
マルチバンドに対応するアンテナを搭載した携帯端末において、前記アンテナを、請求項１ないし６のいずれかに記載のマルチバンドアンテナを用いて構成していることを特徴とする携帯端末。
【図１】
【図２】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２４】
【図２６】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２７】
【図２】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２４】
【図２６】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−１１０６２４（Ｐ２０１３−１１０６２４Ａ）
【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２０１１−２５４７５４（Ｐ２０１１−２５４７５４）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００１９７３６６）ＮＥＣアクセステクニカ株式会社 (1,236)
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【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）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００１９７３６６）ＮＥＣアクセステクニカ株式会社 (1,236)
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
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