複数周波アンテナ
【課題】単一のアンテナ素子を用いた複数周波アンテナを提供する。
【解決手段】複数周波アンテナ１は、誘電体の基板１００と、アンテナ素子１１０と、シャントインダクタ１２０と、コンデンサ用導体１３０と、シリーズインダクタ１４０と、接地部１５０と、給電点１６０から構成される。アンテナ素子１１０は基板１００上に配置してされており、シャントインダクタ１２０を介して接地部１５０に電気的に接続されている。また、アンテナ素子１１０は、アンテナ素子１１０とコンデンサ用導体１３０との対向部分と、その間の基板１００とから形成されたシリーズキャパシタとシリーズインダクタ１４０を介して給電点１６０に電気的に接続されている。
【解決手段】複数周波アンテナ１は、誘電体の基板１００と、アンテナ素子１１０と、シャントインダクタ１２０と、コンデンサ用導体１３０と、シリーズインダクタ１４０と、接地部１５０と、給電点１６０から構成される。アンテナ素子１１０は基板１００上に配置してされており、シャントインダクタ１２０を介して接地部１５０に電気的に接続されている。また、アンテナ素子１１０は、アンテナ素子１１０とコンデンサ用導体１３０との対向部分と、その間の基板１００とから形成されたシリーズキャパシタとシリーズインダクタ１４０を介して給電点１６０に電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波の無線信号を送受信する機能を有するアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮやブルートゥース（登録商標）等の様々な無線通信システムが普及している。これらの無線通信システムには、各々、長所と短所がある。このため、１つの無線通信システムのみを利用するのではなく、複数の無線通信システムを複合的に利用するのが一般的である。
しかし、無線通信システムによって使用する周波数帯域に違いがある。このため、複数の通信システムを利用するには、複数の周波数帯域の無線信号を送受信する必要がある。複数周波数の無線信号を送受信するためには、単周波用アンテナを複数個使用するか、複数の周波数に対応する複数周波アンテナを使用する必要がある。ただし、単周波用のアンテナを複数個用いるより複数周波アンテナを用いる方が、アンテナの小型化、簡易化、低コスト化という点において有利である。
【０００３】
複数周波アンテナの一例が引用文献１に開示されている。この複数波アンテナは、導体板と、該導体板上に設けられた誘電体と、該誘電体に接し、異なる特性を有する複数のアンテナ素子と、から構成されている。複数のアンテナ素子は、互いに異なる周波数帯域で動作するので、一つのアンテナで複数の周波数帯域に対して動作することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０６８０３７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、引用文献１に開示されている複数周波アンテナは、複数のアンテナ素子から構成されているため、複数のアンテナ素子を設置するための大きなスペースが必要であり、アンテナが大型化してしまう。また、構成も複雑になってしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、小型で構成が簡単な複数周波アンテナを提供することを目的とする。
また、この発明は、単一のアンテナ素子を用い、複数の周波数帯域で利用できる複数周波アンテナを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る複数周波アンテナは、
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子と接地部とを接続する第１のインダクタと、
給電点と、
前記給電点と前記アンテナ素子とを接続する、第２のインダクタとキャパシタとの直列回路と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
例えば、前記第１と第２のインダクタのインダクタンス及び前記キャパシタのキャパシタンスは、複数の共振周波数を生成する値を有する。
【０００９】
例えば、前記アンテナ素子は、長方形又は開放端側の幅が給電点側の幅より広くなっている構成を有する。
【００１０】
例えば、前記複数周波アンテナは、
誘電体板をさらに備え、
前記アンテナ素子は前記誘電体板の一面に形成され、
前記第１のインダクタは、誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記アンテナ素子に接続され、
前記キャパシタは、前記アンテナ素子の一部と、前記誘電体板の他面に配置され、前記アンテナ素子の一部に対向する導電体と、間の誘電体板とから構成され、
前記第２のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、前記キャパシタと前記給電点との間に接続されている、
ことを特徴とする。
【００１１】
例えば、前記第２のインダクタは、ビア又は容量結合により前記導電体に接続されている。
【００１２】
例えば、前記第１のインダクタと、前記第２のインダクタと、前記キャパシタとの少なくとも１つは、回路部品から構成される。
【００１３】
例えば、前記第１のインダクタと前記第２のインダクタとの少なくとも１つは、線路から構成される。
【００１４】
例えば、前記複数周波アンテナは、前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタの少なくとも１つの素子定数を調整する調整手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型で構成が簡単な複数周波アンテナを提供することができる。また、本発明によれば、単一のアンテナ素子を用い、複数の周波数帯域で利用できる複数周波アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１に係る複数周波アンテナの斜視図である。
【図２】図１に示す複数周波アンテナの平面図である。
【図３】図１に示す複数周波アンテナの底面図である。
【図４】図１に示す複数周波アンテナの断面図である。
【図５】図１に示す複数周波アンテナの等価回路図である。
【図６】図１のアンテナ素子の寸法と、アンテナ素子のインダクタンスとの関係を示す図である。
【図７】図１のアンテナ素子の寸法と、アンテナ素子のインダクタンスとの関係を示す図である。
【図８】図１のアンテナ素子の寸法と、アンテナ素子のキャパシタンスとの関係を示す図である。
【図９】アンテナ素子の寸法と、複数周波アンテナと空間との結合における基準インピーダンスとの関係を示す図である。
【図１０】図１〜図５に示す複数周波アンテナの反射損失の周波数特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態２に係る複数周波アンテナの平面図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る複数周波アンテナの底面図である。
【図１３】扇型のアンテナ素子の中心角と、アンテナ素子のインダクタンス及びキャパシタンス、アンテナ素子と空間との結合における基準インピーダンスの関係を示すグラフである。
【図１４】図１１及び図１２に示す複数周波アンテナの反射損失の周波数特性を示すグラフである。
【図１５】３つ以上の周波数帯に十分な利得を有する複数周波アンテナの等価回路の例を示す図である。
【図１６】３つ以上の周波数帯に十分な利得を有する複数周波アンテナの反射損失の周波数特性の例を示すグラフである。
【図１７】アンテナを構成する回路素子をチップ部品で構成した例を示す図である。
【図１８】オートチューニング機能を備える複数周波アンテナの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係る複数周波アンテナ１を説明する。
【００１８】
まず、図１〜４を参照して、実施形態１に係る複数周波アンテナ１の構成を説明する。
図１は複数周波アンテナ１の斜視図、図２は複数周波アンテナ１の平面図、図３は複数周波アンテナ１の底面図、図４は、複数周波アンテナ１の図２及び図３のＡ−Ａ’線での断面を示す断面図である。
【００１９】
図示するように、複数周波アンテナ１は、基板１００と、アンテナ素子１１０と、ビア１１５と、シャントインダクタ１２０と、コンデンサ用導体１３０と、ビア１３５と、シリーズインダクタ１４０と、接地部１５０と、給電点１６０と、から構成されている。
【００２０】
基板１００は、板状の誘電体から構成される。本実施形態では、基板１００は、比誘電率が４．６で、縦横の長さがそれぞれ１２ｍｍ，厚さが１ｍｍの板状のガラスエポキシ基盤（ＦＲ４）から構成される。
【００２１】
アンテナ素子１１０は、長方形状の導体板から構成され、基板１００の一方の主面に配置されている。本実施形態では、アンテナ素子１１０は、幅Ｗ１が３．０ｍｍで、奥行Ｄ１が８．０ｍｍの長方形状の銅箔から形成されている。
【００２２】
ビア１１５は、アンテナ素子１１０のほぼ中央部に、基板１００の一方の主面から他方の主面に貫通して形成され、内部に一端部がアンテナ素子１１０に接続された導体が充填されている。
【００２３】
シャントインダクタ１２０は、線路導体から構成され、基板１００の他方の主面上に延在し、一端がビア１１５の他端部に接続されている。本実施形態では、シャントインダクタ１２０のインダクタンスは、５．１ｎＨに設定されている。
【００２４】
コンデンサ用導体１３０は、基板１００の他方の主面に、アンテナ素子１１０の一部に対向して配置されている。アンテナ素子１１０の一部とコンデンサ用導体１３０の対向部分と、基板１００のそれらの間に位置している部分により、アンテナ素子１１０に直列に接続されたシリーズキャパシタＣ１が形成される。本実施形態では、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスは０．１６ｐＦである。
【００２５】
ビア１３５は、基板１００の一方の主面から他方の主面に貫通して形成され、内部に、一端部がコンデンサ用導体１３０の一端部に接続された導体が充填されている。
【００２６】
シリーズインダクタ１４０は、基板１００の一方の主面に形成されており、その一端は、ビア１３５の他端部に接続され、その他端部が、給電点１６０として機能する。本実施形態では、シリーズインダクタ１４０のインダクタンスは、５．７ｎＨである。
【００２７】
接地部１５０は、基板１００の一辺部の一方の主面に配置されたグランド導体１５１と、基板１００の一辺部の他方の主面に配置されたグランド導体１５２と、グランド導体１５１とグランド導体１５２とを接続する複数のビア１５３と、から構成され、接地されている。
【００２８】
給電点１６０は、シリーズインダクタ１４０の他端部から構成され、図示せぬ給電線が接続される。複数周波アンテナ１は、接地部１５０と給電点１６０との間に供給された送信信号を電波として空間に放射し、受信した電波を電気信号に変換して給電点１６０から給電線に伝送する。
【００２９】
上記構成の複数周波アンテナ１は、例えば、基板１００にビア１１５，１３５，１５３を開口し、この開口をメッキ等で充填し、続いて、基板１００の両面に銅箔を貼り付け、銅箔をＰＥＰ（光エッチング法）等によりパターニングすることにより製造される。
【００３０】
上述した物理的構成を有する複数周波アンテナ１の電気的構成は、図５に示す等価回路で表される。
図示するように、複数周波アンテナ１は、電気的には、シリーズインダクタＬ１と、シリーズキャパシタＣ１と、アンテナ素子の等価回路１１１と、シャントインダクタＬ２と、空間との結合の等価回路１１２と、給電点１６０と、接地部１５０と、から構成される。
なお、シリーズインダクタＬ１はシリーズインダクタ１４０から構成され、シャントインダクタＬ２はシャントインダクタ１２０から構成される。また、シリーズキャパシタＣ１は、アンテナ素子１１０とコンデンサ用導体１３０との対向部分と、その間の基板１００とから形成されたシリーズキャパシタＣ１から構成される。
【００３１】
アンテナ素子の等価回路１１１は、アンテナ素子１１０の入力インピーダンスを右手系の線路で表現した回路であり、インダクタＬＲ１とインダクタＬＲ２とキャパシタＣＲから構成される。
【００３２】
空間との結合の等価回路１１２は、アンテナ素子１１０のサイズと形状に依存し、アンテナ素子１１０と空間との結合によるインピーダンスを表現する回路であり、キャパシタＣ０と、基準インピーダンスＲ０と、インダクタＬ０から構成され、インダクタンスＬ２に並列に接続される回路である。
【００３３】
図５に示すように、給電点１６０には、シリーズインダクタＬ１とシリーズキャパシタＣ１との直列回路の一端が接続される。
【００３４】
シリーズインダクタＬ１とシリーズキャパシタＣ１との直列回路の他端には、アンテナ素子の等価回路１１１を構成するインダクタＬＲ１の一端が接続される。インダクタＬＲ１の他端には、キャパシタＣＲの一端とインダクタＬＲ２の一端が接続される。キャパシタＣＲの他端は、接地部１５０に接続される。
【００３５】
シャントインダクタＬ２の一端は、アンテナ素子の等価回路１１１のインダクタＬＲ２の他端に接続される。シャントインダクタＬ２の他端は、接地部１５０に接続される。
【００３６】
空間との結合の等価回路１１２のキャパシタＣ０の一端が、インダクタＬＲ２の他端とシャントインダクタＬ２の一端との接続点に接続される。キャパシタＣ０の他端には、インダクタＬ０の一端と基準インピーダンスＲ０の一端が接続される。インダクタＬ０の他端と基準インピーダンスＲ０の他端は、接地部１５０に接続される。
【００３７】
アンテナ素子の等価回路１１１におけるインダクタＬＲ１のインダクタンス、インダクタＬＲ２のインダクタンス、キャパシタＣＲのキャパシタンスは、アンテナ素子１１０のサイズと形状にほぼ依存し、アンテナ素子１１０の形状とサイズが定まるとほぼ定まる。アンテナ素子１１０のサイズ（Ｄ１，Ｗ１）と各インダクタＬＲ１，ＬＲ２のインダクタンス、キャパシタＣＲのキャパシタンスの例を図６乃至図８に示す。
【００３８】
また、空間との結合の等価回路１１２における基準インピーダンスＲ０の値は、アンテナ素子１１０のサイズと形状に依存する。この基準インピーダンスＲ０の値は、給電点１６０に目的の周波数の電圧を印加したときの、印加した電圧と流れる電流の比を表すインピーダンスの実成分に相当する。
なお、本実施例で目的の周波数は、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚとしている。
アンテナ素子１１０のサイズ（Ｄ１，Ｗ１）と基準インピーダンスＲ０の関係を図９に示す。
【００３９】
また、空間との結合の等価回路１１２におけるキャパシタＣ０のキャパシタンスとインダクタＬ０のインダクタンスは、アンテナ素子１１０を内包する球の半径ａと基準インピーダンスＲ０に依存し、式（１）と（２）で表される。
Ｃ０＝ａ／（ｃ×Ｒ０） ・・・（１）
Ｌ０＝（ａ×Ｒ０）／ｃ ・・・（２）
ここで、Ｃ０：キャパシタＣ０のキャパシタンス［Ｆ］
Ｌ０：インダクタＬ０のインダクタンス［Ｈ］
Ｒ０：基準インピーダンスＲ０の抵抗値［Ω］
ａ：アンテナ素子を内包する球の半径［ｍ］
ｃ：光速［ｍ／ｓ］
【００４０】
このように、アンテナ素子の等価回路１１１と、空間との結合の等価回路１１２とは共にアンテナ素子１１０の形状とサイズに依存する。従って、アンテナ素子１１０の形状とサイズとを決定することにより、アンテナ素子の等価回路１１１と、空間との結合の等価回路１１２がほぼ定まる。
【００４１】
次に、上記物理的構成及び電気的構成を有する複数周波アンテナ１の反射損失の周波数特性について説明する。
【００４２】
複数周波アンテナ１の反射損失の周波数特性を図１０に示す。この特性は、アンテナ素子１１０の幅Ｗ１を３．０ｍｍで奥行Ｄ１を８．０ｍｍに、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンスを５．１ｎＨ、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスを０．１６ｐＦ、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンスを５．７ｎＨに、設定したときの反射損失の周波数特性である。
【００４３】
なお、アンテナ素子１１０の幅Ｗ１が３．０ｍｍ、奥行Ｄ１が８．０ｍｍであるときのアンテナ素子の等価回路１１１および空間との結合の等価回路１１２の各インダクタのインダクタンス及びキャパシタのキャパシタンスは、上述した図６〜図９及び式（１）、（２）により求められる。
また、図１０の横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸は反射損失Ｓ１１（ｄＢ）を示す。
【００４４】
図１０に示すように、この特性では、２．５ＧＨｚ付近と、５．５ＧＨｚ付近の２つの周波数帯で、Ｓ１１が−１０ｄＢ以下になっている。２．５ＧＨｚ付近ではおよそ１００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回り、５．５ＧＨｚ付近ではおよそ８００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回っている。従って、複数周波アンテナ１は、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数において、十分な利得を得ることができる複数周波アンテナとして機能する。
【００４５】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、単一のアンテナ素子１１０を用いて、所望の複数の周波数に対して通信を行うことができる複数周波アンテナを提供できる。
【００４６】
以上で説明をした構成例では、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数帯に利得が得られる構成を示した。この実施形態は、これに限定されない。
任意の２つの周波数帯の組み合わせに対応可能である。
【００４７】
ここで、前述のように、アンテナ素子１１０の等価回路１１１及び空間との結合の等価回路１１２の素子定数は、アンテナ素子１１０のサイズよって自動的に定まる。このため、アンテナ素子１１０のサイズにより定まる各素子定数を考慮し、目的とする複数の周波数近傍に共振点が発生するように、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、を適宜設定することにより、任意の複数の周波数帯で十分な利得を得ることができる。
【００４８】
また、アンテナ素子１１０のサイズを変更可能な場合には、目的とする複数の周波数の近傍に共振点が発生するように、アンテナ素子１１０のサイズにより定まる各素子定数と、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、とを適宜設定すればよい。
【００４９】
（実施形態２）
上記実施形態１では、アンテナ素子１１０の形状は長方形であった。長方形のアンテナ素子１１０は、製造が容易である反面、アンテナ素子１１０のインピーダンス並びに空間との結合によるインピーダンスの値の調整が難しいという問題点がある。
【００５０】
以下、この問題を解決しうる実施形態２に係る複数周波アンテナ２を説明する。
実施形態２に係る複数周波アンテナ２は、図１１に正面、図１２に背面図を示すように、アンテナ素子２１０が、開放端側の幅が給電点側の幅より広い扇形に形成されている。その他の構成は、第１実施形態の複数周波アンテナ１と同一である。
複数周波アンテナ２の等価回路は、図５に示す等価回路と同一である。
ただし、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンスは３．７０ｎＨで、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスは０．１６９ｐＦ、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンスは４．７８ｎＨに設定されている。
【００５１】
扇形のアンテナ素子２１０の中心角θと、基準インピーダンスＲ０、インダクタＬＲ１，ＬＲ２のインダクタンス、キャパシタＣＲのキャパシタンスとの関係を図１３に示す。ここで、扇形のアンテナ素子２１０は、長さＤ２を８ｍｍ、給電点側の幅Ｗ２を２ｍｍとする。
【００５２】
図１３から明らかなように、基準インピーダンスＲ０は、中心角θが小さい場合は同一サイズの長方形のアンテナ素子１１０の基準インピーダンスＲ０と同等であるが、中心角θを大きくするに従って小さくなる。また、基準インピーダンスＲ０が小さくなるとともに、アンテナ素子の等価回路１１１におけるインダクタＬＲ１とＬＲ２のインダクタンスも小さくなる。また、空間との結合の等価回路１１２におけるインダクタＬ０のインダクタンスは基準インピーダンスＲ０に比例し、一方、キャパシタＣ０のキャパシタンスは基準インピーダンスＲ０に反比例する。
【００５３】
一般に、キャパシタに比べ、インダクタの方が電力の損失がはるかに大きい。このため、基準インピーダンスＲ０が低くなることによって、空間との結合の等価回路１１２全体の電力損失が低下する。つまり、中心角θを調整することで、損失を小さくできる。そこで、複数周波アンテナ２のサイズから許容される範囲内で、中心角θを大きくすることが望ましい。
【００５４】
上記の様に調整された複数周波アンテナ２の反射損失の周波数特性を図１４に示す。
この特性は、アンテナ素子２１０の給電点側の幅Ｗ２を２．０ｍｍ、奥行Ｄ２を８．０ｍｍ、中心角θを６０°、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンスを３．７０ｎＨ、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスを０．１６９ｐＦ、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンスを４．７８ｎＨに設定したときの反射損失の周波数特性である。
図１４の横軸は周波数（ＧＨｚ）で、縦軸は反射損失を示すＳ１１（ｄＢ）である。
【００５５】
図１４に示す周波数特性では、反射損失Ｓ１１は、２．５ＧＨｚ付近ではおよそ１００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回り、５．５ＧＨｚ付近ではおよそ８００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回っている。従って、複数周波アンテナ２は、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数において、十分な利得を得ることができる。
【００５６】
以上説明したとおり、本発明の第２の実施形態によれば、単一のアンテナ素子を用いて低損失で複数の周波数帯域の無線信号を送受信する複数周波アンテナ２を提供することができる。
しかも、扇型の中心角θを調整することで、損失を調整することができる。
【００５７】
以上で説明をした構成例では、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数帯に利得が得られる構成を示した。この実施形態は、これに限定されない。
任意の２つの周波数帯の組み合わせに対応可能である。
【００５８】
即ち、アンテナ素子の等価回路１１１及び空間との結合の等価回路１１２の素子定数は、アンテナ素子２１０のサイズと中心角θよって自動的に定まる。このため、アンテナ素子２１０のサイズと中心角θにより定まる各素子定数を考慮し、目的とする複数の周波数近傍に共振点が発生するように、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、を適宜設定することにより、任意の複数の周波数帯で十分な利得を得ることができる。
【００５９】
また、アンテナ素子２１０のサイズと中心角θを変更可能な場合には、損失と許容最大サイズを考慮してアンテナ素子２１０のサイズと中心角とを設定し、目的とする複数の周波数の近傍に共振点が発生するように、アンテナ素子２１０のサイズにより定まる各素子定数を考慮しつつ、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、とを適宜設定すればよい。
【００６０】
また、例えば、上記実施の形態では、アンテナ素子２１０は扇形であったが、給電点側に対して開放端側の幅が広がっていれば良く、三角形や台形等であってもよい。
【００６１】
本発明は、上記実施形態１及び２に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、本発明の複数周波アンテナの構成は、図１〜４、図１１，１２に示す構成に限定されない。
例えば、実施形態１と２では、コンデンサ用導体１３０とシリーズインダクタ１４０の一端とをビア１３５により接続したが、ビア１３５を取り除き、コンデンサ用導体１３０とシリーズインダクタ１４０とを、それらの間の容量で結合してもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態では、２つの周波数帯に共振点（動作点）を有する複数周波アンテナの構成例を示したが、本願発明は、３つ以上の周波数帯に共振点を有する複数周波アンテナにも適用可能である。例えば、図１５に示すように、元の回路に任意のＬＣ共振回路を構成する素子（図では、Ｃｎ１、Ｌｎ１，Ｌｎ２）を追加することで、３つ以上の共振点を有し、図１６に示すように、３つ以上の周波数帯に十分な利得を有する複数周波アンテナを実現することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、線路（回路パターン）によってインダクタおよびコンダクタなどを構成したが、例えば、チップ部品などによって一部又は全てのインダクタおよびコンダクタなどを構成しても良い。図１５に示す回路の各回路要素を、例えば、図１７に示すように、複数のチップ部品Ｃ１，Ｌ１，Ｌ２，Ｃｎ１，Ｌｎ１，Ｌｎ２を基板１００上に配置し、これらを低インピーダンスの線路で接続することにより、回路を構成してもよい。
【００６４】
また、実施の形態１と２では、回路を基板１００の一方の主面と他方の主面に配置したが、図１７に例示したように、一方の主面のみに配置するようにしてもよい。回路をパターンで構成する場合も同様である。
【００６５】
また、上記実施形態では、回路素子は、所定の物理的特性値（インダクタンス、キャパシタンス）を有したが、回路素子を、物理特性値を調整する機能をもったアクティブなものに変更し、アンテナ素子からの反射信号をフィードバックすることによりチューニングするように構成してもよい。
【００６６】
この場、例えば、図１８に示すように、給電点１６０に接続された可変周波数発信器（Ｏ．Ｓ．Ｃ）３１１と、目的周波数に通過帯域を有する複数のバンドパスフィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）３１２と、コンパレータ３１３、制御部（ＣＯＮ）３１４を、追加する。また、シリーズキャパシタＣ１とＣｎ１をバリキャップ（バラクタ）から構成する。この場合、制御部３１４は、発信周波数をスキャンさせるよう可変周波数発信器３１１を制御し、このときの反射波のレベルをバンドパスフィルタ３１２の通過信号と基準電圧とをコンパレータ３１３に比較させることにより判別する。そして、目的周波数で十分な特性が得られない場合に、例えば、バリキャップＣ１，Ｃｎ１の容量を制御することにより、共振点の位置を調整する処理を、適宜繰り返す。なお、各インダクタのインダクタンスを制御部３１４の制御で変更できるように構成してもよい。
この構成によれば、自動的に所望の周波数に対して適切な利得を有することができるようにアンテナを調整できる。
【００６７】
上記実施の形態では、誘電体の基板上に回路素子を配置する構成例を示したが、各回路素子を保持できるならば、基板は配置しなくてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１，２・・・複数周波アンテナ、１００・・・基板、１１０・・・アンテナ素子、１１５・・・ビア、１２０・・・シャントインダクタ、１３０・・・コンデンサ用導体、１３５・・・ビア、１４０・・・シリーズインダクタ、１５０・・・接地部、１５１，１５２・・・グランド導体、１５３・・・ビア、１６０・・・給電点、２１０・・・アンテナ素子、３１１・・・可変周波数発信器、３１２・・・バンドパスフィルタ、３１３・・・コンパレータ、３１４・・・制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波の無線信号を送受信する機能を有するアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮやブルートゥース（登録商標）等の様々な無線通信システムが普及している。これらの無線通信システムには、各々、長所と短所がある。このため、１つの無線通信システムのみを利用するのではなく、複数の無線通信システムを複合的に利用するのが一般的である。
しかし、無線通信システムによって使用する周波数帯域に違いがある。このため、複数の通信システムを利用するには、複数の周波数帯域の無線信号を送受信する必要がある。複数周波数の無線信号を送受信するためには、単周波用アンテナを複数個使用するか、複数の周波数に対応する複数周波アンテナを使用する必要がある。ただし、単周波用のアンテナを複数個用いるより複数周波アンテナを用いる方が、アンテナの小型化、簡易化、低コスト化という点において有利である。
【０００３】
複数周波アンテナの一例が引用文献１に開示されている。この複数波アンテナは、導体板と、該導体板上に設けられた誘電体と、該誘電体に接し、異なる特性を有する複数のアンテナ素子と、から構成されている。複数のアンテナ素子は、互いに異なる周波数帯域で動作するので、一つのアンテナで複数の周波数帯域に対して動作することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０６８０３７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、引用文献１に開示されている複数周波アンテナは、複数のアンテナ素子から構成されているため、複数のアンテナ素子を設置するための大きなスペースが必要であり、アンテナが大型化してしまう。また、構成も複雑になってしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、小型で構成が簡単な複数周波アンテナを提供することを目的とする。
また、この発明は、単一のアンテナ素子を用い、複数の周波数帯域で利用できる複数周波アンテナを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る複数周波アンテナは、
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子と接地部とを接続する第１のインダクタと、
給電点と、
前記給電点と前記アンテナ素子とを接続する、第２のインダクタとキャパシタとの直列回路と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
例えば、前記第１と第２のインダクタのインダクタンス及び前記キャパシタのキャパシタンスは、複数の共振周波数を生成する値を有する。
【０００９】
例えば、前記アンテナ素子は、長方形又は開放端側の幅が給電点側の幅より広くなっている構成を有する。
【００１０】
例えば、前記複数周波アンテナは、
誘電体板をさらに備え、
前記アンテナ素子は前記誘電体板の一面に形成され、
前記第１のインダクタは、誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記アンテナ素子に接続され、
前記キャパシタは、前記アンテナ素子の一部と、前記誘電体板の他面に配置され、前記アンテナ素子の一部に対向する導電体と、間の誘電体板とから構成され、
前記第２のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、前記キャパシタと前記給電点との間に接続されている、
ことを特徴とする。
【００１１】
例えば、前記第２のインダクタは、ビア又は容量結合により前記導電体に接続されている。
【００１２】
例えば、前記第１のインダクタと、前記第２のインダクタと、前記キャパシタとの少なくとも１つは、回路部品から構成される。
【００１３】
例えば、前記第１のインダクタと前記第２のインダクタとの少なくとも１つは、線路から構成される。
【００１４】
例えば、前記複数周波アンテナは、前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタの少なくとも１つの素子定数を調整する調整手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型で構成が簡単な複数周波アンテナを提供することができる。また、本発明によれば、単一のアンテナ素子を用い、複数の周波数帯域で利用できる複数周波アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１に係る複数周波アンテナの斜視図である。
【図２】図１に示す複数周波アンテナの平面図である。
【図３】図１に示す複数周波アンテナの底面図である。
【図４】図１に示す複数周波アンテナの断面図である。
【図５】図１に示す複数周波アンテナの等価回路図である。
【図６】図１のアンテナ素子の寸法と、アンテナ素子のインダクタンスとの関係を示す図である。
【図７】図１のアンテナ素子の寸法と、アンテナ素子のインダクタンスとの関係を示す図である。
【図８】図１のアンテナ素子の寸法と、アンテナ素子のキャパシタンスとの関係を示す図である。
【図９】アンテナ素子の寸法と、複数周波アンテナと空間との結合における基準インピーダンスとの関係を示す図である。
【図１０】図１〜図５に示す複数周波アンテナの反射損失の周波数特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態２に係る複数周波アンテナの平面図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る複数周波アンテナの底面図である。
【図１３】扇型のアンテナ素子の中心角と、アンテナ素子のインダクタンス及びキャパシタンス、アンテナ素子と空間との結合における基準インピーダンスの関係を示すグラフである。
【図１４】図１１及び図１２に示す複数周波アンテナの反射損失の周波数特性を示すグラフである。
【図１５】３つ以上の周波数帯に十分な利得を有する複数周波アンテナの等価回路の例を示す図である。
【図１６】３つ以上の周波数帯に十分な利得を有する複数周波アンテナの反射損失の周波数特性の例を示すグラフである。
【図１７】アンテナを構成する回路素子をチップ部品で構成した例を示す図である。
【図１８】オートチューニング機能を備える複数周波アンテナの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係る複数周波アンテナ１を説明する。
【００１８】
まず、図１〜４を参照して、実施形態１に係る複数周波アンテナ１の構成を説明する。
図１は複数周波アンテナ１の斜視図、図２は複数周波アンテナ１の平面図、図３は複数周波アンテナ１の底面図、図４は、複数周波アンテナ１の図２及び図３のＡ−Ａ’線での断面を示す断面図である。
【００１９】
図示するように、複数周波アンテナ１は、基板１００と、アンテナ素子１１０と、ビア１１５と、シャントインダクタ１２０と、コンデンサ用導体１３０と、ビア１３５と、シリーズインダクタ１４０と、接地部１５０と、給電点１６０と、から構成されている。
【００２０】
基板１００は、板状の誘電体から構成される。本実施形態では、基板１００は、比誘電率が４．６で、縦横の長さがそれぞれ１２ｍｍ，厚さが１ｍｍの板状のガラスエポキシ基盤（ＦＲ４）から構成される。
【００２１】
アンテナ素子１１０は、長方形状の導体板から構成され、基板１００の一方の主面に配置されている。本実施形態では、アンテナ素子１１０は、幅Ｗ１が３．０ｍｍで、奥行Ｄ１が８．０ｍｍの長方形状の銅箔から形成されている。
【００２２】
ビア１１５は、アンテナ素子１１０のほぼ中央部に、基板１００の一方の主面から他方の主面に貫通して形成され、内部に一端部がアンテナ素子１１０に接続された導体が充填されている。
【００２３】
シャントインダクタ１２０は、線路導体から構成され、基板１００の他方の主面上に延在し、一端がビア１１５の他端部に接続されている。本実施形態では、シャントインダクタ１２０のインダクタンスは、５．１ｎＨに設定されている。
【００２４】
コンデンサ用導体１３０は、基板１００の他方の主面に、アンテナ素子１１０の一部に対向して配置されている。アンテナ素子１１０の一部とコンデンサ用導体１３０の対向部分と、基板１００のそれらの間に位置している部分により、アンテナ素子１１０に直列に接続されたシリーズキャパシタＣ１が形成される。本実施形態では、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスは０．１６ｐＦである。
【００２５】
ビア１３５は、基板１００の一方の主面から他方の主面に貫通して形成され、内部に、一端部がコンデンサ用導体１３０の一端部に接続された導体が充填されている。
【００２６】
シリーズインダクタ１４０は、基板１００の一方の主面に形成されており、その一端は、ビア１３５の他端部に接続され、その他端部が、給電点１６０として機能する。本実施形態では、シリーズインダクタ１４０のインダクタンスは、５．７ｎＨである。
【００２７】
接地部１５０は、基板１００の一辺部の一方の主面に配置されたグランド導体１５１と、基板１００の一辺部の他方の主面に配置されたグランド導体１５２と、グランド導体１５１とグランド導体１５２とを接続する複数のビア１５３と、から構成され、接地されている。
【００２８】
給電点１６０は、シリーズインダクタ１４０の他端部から構成され、図示せぬ給電線が接続される。複数周波アンテナ１は、接地部１５０と給電点１６０との間に供給された送信信号を電波として空間に放射し、受信した電波を電気信号に変換して給電点１６０から給電線に伝送する。
【００２９】
上記構成の複数周波アンテナ１は、例えば、基板１００にビア１１５，１３５，１５３を開口し、この開口をメッキ等で充填し、続いて、基板１００の両面に銅箔を貼り付け、銅箔をＰＥＰ（光エッチング法）等によりパターニングすることにより製造される。
【００３０】
上述した物理的構成を有する複数周波アンテナ１の電気的構成は、図５に示す等価回路で表される。
図示するように、複数周波アンテナ１は、電気的には、シリーズインダクタＬ１と、シリーズキャパシタＣ１と、アンテナ素子の等価回路１１１と、シャントインダクタＬ２と、空間との結合の等価回路１１２と、給電点１６０と、接地部１５０と、から構成される。
なお、シリーズインダクタＬ１はシリーズインダクタ１４０から構成され、シャントインダクタＬ２はシャントインダクタ１２０から構成される。また、シリーズキャパシタＣ１は、アンテナ素子１１０とコンデンサ用導体１３０との対向部分と、その間の基板１００とから形成されたシリーズキャパシタＣ１から構成される。
【００３１】
アンテナ素子の等価回路１１１は、アンテナ素子１１０の入力インピーダンスを右手系の線路で表現した回路であり、インダクタＬＲ１とインダクタＬＲ２とキャパシタＣＲから構成される。
【００３２】
空間との結合の等価回路１１２は、アンテナ素子１１０のサイズと形状に依存し、アンテナ素子１１０と空間との結合によるインピーダンスを表現する回路であり、キャパシタＣ０と、基準インピーダンスＲ０と、インダクタＬ０から構成され、インダクタンスＬ２に並列に接続される回路である。
【００３３】
図５に示すように、給電点１６０には、シリーズインダクタＬ１とシリーズキャパシタＣ１との直列回路の一端が接続される。
【００３４】
シリーズインダクタＬ１とシリーズキャパシタＣ１との直列回路の他端には、アンテナ素子の等価回路１１１を構成するインダクタＬＲ１の一端が接続される。インダクタＬＲ１の他端には、キャパシタＣＲの一端とインダクタＬＲ２の一端が接続される。キャパシタＣＲの他端は、接地部１５０に接続される。
【００３５】
シャントインダクタＬ２の一端は、アンテナ素子の等価回路１１１のインダクタＬＲ２の他端に接続される。シャントインダクタＬ２の他端は、接地部１５０に接続される。
【００３６】
空間との結合の等価回路１１２のキャパシタＣ０の一端が、インダクタＬＲ２の他端とシャントインダクタＬ２の一端との接続点に接続される。キャパシタＣ０の他端には、インダクタＬ０の一端と基準インピーダンスＲ０の一端が接続される。インダクタＬ０の他端と基準インピーダンスＲ０の他端は、接地部１５０に接続される。
【００３７】
アンテナ素子の等価回路１１１におけるインダクタＬＲ１のインダクタンス、インダクタＬＲ２のインダクタンス、キャパシタＣＲのキャパシタンスは、アンテナ素子１１０のサイズと形状にほぼ依存し、アンテナ素子１１０の形状とサイズが定まるとほぼ定まる。アンテナ素子１１０のサイズ（Ｄ１，Ｗ１）と各インダクタＬＲ１，ＬＲ２のインダクタンス、キャパシタＣＲのキャパシタンスの例を図６乃至図８に示す。
【００３８】
また、空間との結合の等価回路１１２における基準インピーダンスＲ０の値は、アンテナ素子１１０のサイズと形状に依存する。この基準インピーダンスＲ０の値は、給電点１６０に目的の周波数の電圧を印加したときの、印加した電圧と流れる電流の比を表すインピーダンスの実成分に相当する。
なお、本実施例で目的の周波数は、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚとしている。
アンテナ素子１１０のサイズ（Ｄ１，Ｗ１）と基準インピーダンスＲ０の関係を図９に示す。
【００３９】
また、空間との結合の等価回路１１２におけるキャパシタＣ０のキャパシタンスとインダクタＬ０のインダクタンスは、アンテナ素子１１０を内包する球の半径ａと基準インピーダンスＲ０に依存し、式（１）と（２）で表される。
Ｃ０＝ａ／（ｃ×Ｒ０） ・・・（１）
Ｌ０＝（ａ×Ｒ０）／ｃ ・・・（２）
ここで、Ｃ０：キャパシタＣ０のキャパシタンス［Ｆ］
Ｌ０：インダクタＬ０のインダクタンス［Ｈ］
Ｒ０：基準インピーダンスＲ０の抵抗値［Ω］
ａ：アンテナ素子を内包する球の半径［ｍ］
ｃ：光速［ｍ／ｓ］
【００４０】
このように、アンテナ素子の等価回路１１１と、空間との結合の等価回路１１２とは共にアンテナ素子１１０の形状とサイズに依存する。従って、アンテナ素子１１０の形状とサイズとを決定することにより、アンテナ素子の等価回路１１１と、空間との結合の等価回路１１２がほぼ定まる。
【００４１】
次に、上記物理的構成及び電気的構成を有する複数周波アンテナ１の反射損失の周波数特性について説明する。
【００４２】
複数周波アンテナ１の反射損失の周波数特性を図１０に示す。この特性は、アンテナ素子１１０の幅Ｗ１を３．０ｍｍで奥行Ｄ１を８．０ｍｍに、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンスを５．１ｎＨ、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスを０．１６ｐＦ、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンスを５．７ｎＨに、設定したときの反射損失の周波数特性である。
【００４３】
なお、アンテナ素子１１０の幅Ｗ１が３．０ｍｍ、奥行Ｄ１が８．０ｍｍであるときのアンテナ素子の等価回路１１１および空間との結合の等価回路１１２の各インダクタのインダクタンス及びキャパシタのキャパシタンスは、上述した図６〜図９及び式（１）、（２）により求められる。
また、図１０の横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸は反射損失Ｓ１１（ｄＢ）を示す。
【００４４】
図１０に示すように、この特性では、２．５ＧＨｚ付近と、５．５ＧＨｚ付近の２つの周波数帯で、Ｓ１１が−１０ｄＢ以下になっている。２．５ＧＨｚ付近ではおよそ１００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回り、５．５ＧＨｚ付近ではおよそ８００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回っている。従って、複数周波アンテナ１は、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数において、十分な利得を得ることができる複数周波アンテナとして機能する。
【００４５】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、単一のアンテナ素子１１０を用いて、所望の複数の周波数に対して通信を行うことができる複数周波アンテナを提供できる。
【００４６】
以上で説明をした構成例では、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数帯に利得が得られる構成を示した。この実施形態は、これに限定されない。
任意の２つの周波数帯の組み合わせに対応可能である。
【００４７】
ここで、前述のように、アンテナ素子１１０の等価回路１１１及び空間との結合の等価回路１１２の素子定数は、アンテナ素子１１０のサイズよって自動的に定まる。このため、アンテナ素子１１０のサイズにより定まる各素子定数を考慮し、目的とする複数の周波数近傍に共振点が発生するように、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、を適宜設定することにより、任意の複数の周波数帯で十分な利得を得ることができる。
【００４８】
また、アンテナ素子１１０のサイズを変更可能な場合には、目的とする複数の周波数の近傍に共振点が発生するように、アンテナ素子１１０のサイズにより定まる各素子定数と、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、とを適宜設定すればよい。
【００４９】
（実施形態２）
上記実施形態１では、アンテナ素子１１０の形状は長方形であった。長方形のアンテナ素子１１０は、製造が容易である反面、アンテナ素子１１０のインピーダンス並びに空間との結合によるインピーダンスの値の調整が難しいという問題点がある。
【００５０】
以下、この問題を解決しうる実施形態２に係る複数周波アンテナ２を説明する。
実施形態２に係る複数周波アンテナ２は、図１１に正面、図１２に背面図を示すように、アンテナ素子２１０が、開放端側の幅が給電点側の幅より広い扇形に形成されている。その他の構成は、第１実施形態の複数周波アンテナ１と同一である。
複数周波アンテナ２の等価回路は、図５に示す等価回路と同一である。
ただし、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンスは３．７０ｎＨで、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスは０．１６９ｐＦ、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンスは４．７８ｎＨに設定されている。
【００５１】
扇形のアンテナ素子２１０の中心角θと、基準インピーダンスＲ０、インダクタＬＲ１，ＬＲ２のインダクタンス、キャパシタＣＲのキャパシタンスとの関係を図１３に示す。ここで、扇形のアンテナ素子２１０は、長さＤ２を８ｍｍ、給電点側の幅Ｗ２を２ｍｍとする。
【００５２】
図１３から明らかなように、基準インピーダンスＲ０は、中心角θが小さい場合は同一サイズの長方形のアンテナ素子１１０の基準インピーダンスＲ０と同等であるが、中心角θを大きくするに従って小さくなる。また、基準インピーダンスＲ０が小さくなるとともに、アンテナ素子の等価回路１１１におけるインダクタＬＲ１とＬＲ２のインダクタンスも小さくなる。また、空間との結合の等価回路１１２におけるインダクタＬ０のインダクタンスは基準インピーダンスＲ０に比例し、一方、キャパシタＣ０のキャパシタンスは基準インピーダンスＲ０に反比例する。
【００５３】
一般に、キャパシタに比べ、インダクタの方が電力の損失がはるかに大きい。このため、基準インピーダンスＲ０が低くなることによって、空間との結合の等価回路１１２全体の電力損失が低下する。つまり、中心角θを調整することで、損失を小さくできる。そこで、複数周波アンテナ２のサイズから許容される範囲内で、中心角θを大きくすることが望ましい。
【００５４】
上記の様に調整された複数周波アンテナ２の反射損失の周波数特性を図１４に示す。
この特性は、アンテナ素子２１０の給電点側の幅Ｗ２を２．０ｍｍ、奥行Ｄ２を８．０ｍｍ、中心角θを６０°、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンスを３．７０ｎＨ、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンスを０．１６９ｐＦ、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンスを４．７８ｎＨに設定したときの反射損失の周波数特性である。
図１４の横軸は周波数（ＧＨｚ）で、縦軸は反射損失を示すＳ１１（ｄＢ）である。
【００５５】
図１４に示す周波数特性では、反射損失Ｓ１１は、２．５ＧＨｚ付近ではおよそ１００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回り、５．５ＧＨｚ付近ではおよそ８００ＭＨｚの帯域幅で−１０ｄＢを下回っている。従って、複数周波アンテナ２は、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数において、十分な利得を得ることができる。
【００５６】
以上説明したとおり、本発明の第２の実施形態によれば、単一のアンテナ素子を用いて低損失で複数の周波数帯域の無線信号を送受信する複数周波アンテナ２を提供することができる。
しかも、扇型の中心角θを調整することで、損失を調整することができる。
【００５７】
以上で説明をした構成例では、２．５ＧＨｚと５．５ＧＨｚの２つの周波数帯に利得が得られる構成を示した。この実施形態は、これに限定されない。
任意の２つの周波数帯の組み合わせに対応可能である。
【００５８】
即ち、アンテナ素子の等価回路１１１及び空間との結合の等価回路１１２の素子定数は、アンテナ素子２１０のサイズと中心角θよって自動的に定まる。このため、アンテナ素子２１０のサイズと中心角θにより定まる各素子定数を考慮し、目的とする複数の周波数近傍に共振点が発生するように、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、を適宜設定することにより、任意の複数の周波数帯で十分な利得を得ることができる。
【００５９】
また、アンテナ素子２１０のサイズと中心角θを変更可能な場合には、損失と許容最大サイズを考慮してアンテナ素子２１０のサイズと中心角とを設定し、目的とする複数の周波数の近傍に共振点が発生するように、アンテナ素子２１０のサイズにより定まる各素子定数を考慮しつつ、シャントインダクタＬ２（１２０）のインダクタンス、シリーズキャパシタＣ１のキャパシタンス、シリーズインダクタＬ１（１４０）のインダクタンス、とを適宜設定すればよい。
【００６０】
また、例えば、上記実施の形態では、アンテナ素子２１０は扇形であったが、給電点側に対して開放端側の幅が広がっていれば良く、三角形や台形等であってもよい。
【００６１】
本発明は、上記実施形態１及び２に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、本発明の複数周波アンテナの構成は、図１〜４、図１１，１２に示す構成に限定されない。
例えば、実施形態１と２では、コンデンサ用導体１３０とシリーズインダクタ１４０の一端とをビア１３５により接続したが、ビア１３５を取り除き、コンデンサ用導体１３０とシリーズインダクタ１４０とを、それらの間の容量で結合してもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態では、２つの周波数帯に共振点（動作点）を有する複数周波アンテナの構成例を示したが、本願発明は、３つ以上の周波数帯に共振点を有する複数周波アンテナにも適用可能である。例えば、図１５に示すように、元の回路に任意のＬＣ共振回路を構成する素子（図では、Ｃｎ１、Ｌｎ１，Ｌｎ２）を追加することで、３つ以上の共振点を有し、図１６に示すように、３つ以上の周波数帯に十分な利得を有する複数周波アンテナを実現することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、線路（回路パターン）によってインダクタおよびコンダクタなどを構成したが、例えば、チップ部品などによって一部又は全てのインダクタおよびコンダクタなどを構成しても良い。図１５に示す回路の各回路要素を、例えば、図１７に示すように、複数のチップ部品Ｃ１，Ｌ１，Ｌ２，Ｃｎ１，Ｌｎ１，Ｌｎ２を基板１００上に配置し、これらを低インピーダンスの線路で接続することにより、回路を構成してもよい。
【００６４】
また、実施の形態１と２では、回路を基板１００の一方の主面と他方の主面に配置したが、図１７に例示したように、一方の主面のみに配置するようにしてもよい。回路をパターンで構成する場合も同様である。
【００６５】
また、上記実施形態では、回路素子は、所定の物理的特性値（インダクタンス、キャパシタンス）を有したが、回路素子を、物理特性値を調整する機能をもったアクティブなものに変更し、アンテナ素子からの反射信号をフィードバックすることによりチューニングするように構成してもよい。
【００６６】
この場、例えば、図１８に示すように、給電点１６０に接続された可変周波数発信器（Ｏ．Ｓ．Ｃ）３１１と、目的周波数に通過帯域を有する複数のバンドパスフィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）３１２と、コンパレータ３１３、制御部（ＣＯＮ）３１４を、追加する。また、シリーズキャパシタＣ１とＣｎ１をバリキャップ（バラクタ）から構成する。この場合、制御部３１４は、発信周波数をスキャンさせるよう可変周波数発信器３１１を制御し、このときの反射波のレベルをバンドパスフィルタ３１２の通過信号と基準電圧とをコンパレータ３１３に比較させることにより判別する。そして、目的周波数で十分な特性が得られない場合に、例えば、バリキャップＣ１，Ｃｎ１の容量を制御することにより、共振点の位置を調整する処理を、適宜繰り返す。なお、各インダクタのインダクタンスを制御部３１４の制御で変更できるように構成してもよい。
この構成によれば、自動的に所望の周波数に対して適切な利得を有することができるようにアンテナを調整できる。
【００６７】
上記実施の形態では、誘電体の基板上に回路素子を配置する構成例を示したが、各回路素子を保持できるならば、基板は配置しなくてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１，２・・・複数周波アンテナ、１００・・・基板、１１０・・・アンテナ素子、１１５・・・ビア、１２０・・・シャントインダクタ、１３０・・・コンデンサ用導体、１３５・・・ビア、１４０・・・シリーズインダクタ、１５０・・・接地部、１５１，１５２・・・グランド導体、１５３・・・ビア、１６０・・・給電点、２１０・・・アンテナ素子、３１１・・・可変周波数発信器、３１２・・・バンドパスフィルタ、３１３・・・コンパレータ、３１４・・・制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子と接地部とを接続する第１のインダクタと、
給電点と、
前記給電点と前記アンテナ素子とを接続する、第２のインダクタとキャパシタとの直列回路と、
を備えることを特徴とする複数周波アンテナ。
【請求項２】
前記第１と第２のインダクタのインダクタンス及び前記キャパシタのキャパシタンスは、複数の共振周波数を生成する値を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複数周波アンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子は、長方形又は開放端側の幅が給電点側の幅より広くなっている構成を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の複数周波アンテナ。
【請求項４】
誘電体板をさらに備え、
前記アンテナ素子は、前記誘電体板の一面に形成され、
前記第１のインダクタは、誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記アンテナ素子に接続され、
前記キャパシタは、前記アンテナ素子の一部と、前記誘電体板の他面に配置され、前記アンテナ素子の一部に対向する導電体と、間の誘電体板とから構成され、
前記第２のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、前記キャパシタと前記給電点との間に接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項５】
前記第２のインダクタは、ビア又は容量結合により前記導電体に接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項６】
前記第１のインダクタと、前記第２のインダクタと、前記キャパシタとの少なくとも１つは、回路部品から構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項７】
前記第１のインダクタと前記第２のインダクタとの少なくとも１つは、線路から構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項８】
前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタの少なくとも１つの素子定数を調整する調整手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項１】
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子と接地部とを接続する第１のインダクタと、
給電点と、
前記給電点と前記アンテナ素子とを接続する、第２のインダクタとキャパシタとの直列回路と、
を備えることを特徴とする複数周波アンテナ。
【請求項２】
前記第１と第２のインダクタのインダクタンス及び前記キャパシタのキャパシタンスは、複数の共振周波数を生成する値を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複数周波アンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子は、長方形又は開放端側の幅が給電点側の幅より広くなっている構成を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の複数周波アンテナ。
【請求項４】
誘電体板をさらに備え、
前記アンテナ素子は、前記誘電体板の一面に形成され、
前記第１のインダクタは、誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記アンテナ素子に接続され、
前記キャパシタは、前記アンテナ素子の一部と、前記誘電体板の他面に配置され、前記アンテナ素子の一部に対向する導電体と、間の誘電体板とから構成され、
前記第２のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、前記キャパシタと前記給電点との間に接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項５】
前記第２のインダクタは、ビア又は容量結合により前記導電体に接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項６】
前記第１のインダクタと、前記第２のインダクタと、前記キャパシタとの少なくとも１つは、回路部品から構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項７】
前記第１のインダクタと前記第２のインダクタとの少なくとも１つは、線路から構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【請求項８】
前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタの少なくとも１つの素子定数を調整する調整手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複数周波アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−３５６７２（Ｐ２０１１−３５６７２Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８０００９（Ｐ２００９−１８０００９）
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 木暮 賢司（発行人）、社団法人 電子情報通信学会（発行所）、２００９年 電子情報通信学会総合大会 講演論文集 ＤＶＤ−ＲＯＭ、平成２１年３月４日発行
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【出願人】（５０４１３３１１０）国立大学法人電気通信大学 (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 木暮 賢司（発行人）、社団法人 電子情報通信学会（発行所）、２００９年 電子情報通信学会総合大会 講演論文集 ＤＶＤ−ＲＯＭ、平成２１年３月４日発行
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【出願人】（５０４１３３１１０）国立大学法人電気通信大学 (383)
【Ｆターム（参考）】
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