JP5673270B2 - Multi-antenna device and communication device - Google Patents
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Description
この発明は、マルチアンテナ装置および通信機器に関し、特に、複数のアンテナ素子を備えたマルチアンテナ装置および通信機器に関する。 The present invention relates to a multi-antenna device and a communication device, and particularly to a multi-antenna device and a communication device provided with a plurality of antenna elements.
従来、複数のアンテナ素子を備えたマルチアンテナ装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a multi-antenna apparatus including a plurality of antenna elements is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との間に配置されるアイソレーション素子(無給電素子)とを備えるMIMOアレーアンテナ(マルチアンテナ装置)が開示されている。このアイソレーション素子は、略1波長の電気長を有し、一部が接地面に接地されている。 Patent Document 1 discloses a MIMO array antenna (multi-element) including a first antenna element, a second antenna element, and an isolation element (parasitic element) disposed between the first antenna element and the second antenna element. An antenna device) is disclosed. This isolation element has an electrical length of approximately one wavelength, and a part thereof is grounded to the ground plane.
しかしながら、上記特許文献1のMIMOアレーアンテナでは、アイソレーション素子(無給電素子)を設けることによってアンテナ素子間の相互結合を抑制可能である一方、アイソレーション素子を接地面に接地する必要があるので、配線パターン設計の自由度が低下するという問題点がある。また、従来では、マルチアンテナ装置が携帯機器に搭載されることから、マルチアンテナ装置のさらなる小型化の要求がある。 However, in the MIMO array antenna of Patent Document 1, it is possible to suppress mutual coupling between antenna elements by providing an isolation element (parasitic element), but it is necessary to ground the isolation element to a ground plane. There is a problem that the degree of freedom in wiring pattern design is reduced. Conventionally, since the multi-antenna device is mounted on a portable device, there is a demand for further miniaturization of the multi-antenna device.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることが可能で、かつ、より小型化を図ることが可能なマルチアンテナ装置および通信機器を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to prevent mutual coupling between antenna elements while suppressing a decrease in the degree of freedom of wiring pattern design. It is an object to provide a multi-antenna device and a communication device that can be reduced in size and can be further reduced in size.
上記目的を達成するために、本願発明者が鋭意検討した結果、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との間に配置される非接地の無給電素子を、第1の面に配置される第1無給電素子部と、第1無給電素子部に接続され、第1の面に対して交差する方向に延びる延在部とを含むように構成することによって、マルチアンテナ装置の配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができ、かつ、マルチアンテナ装置のより小型化を図ることができることを見い出した。なお、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との間に配置される非接地の無給電素子を、第1の面に配置される第1無給電素子部と、第1無給電素子部に接続され、第1の面に対して交差する方向に延びる延在部とを含むように構成することにより、アンテナ素子間の相互結合が小さくなることは、後述する本願発明者のシミュレーションにより確認済みである。 In order to achieve the above object, the inventor of the present application has intensively studied. As a result, a non-grounded parasitic element disposed between the first antenna element and the second antenna element is disposed on the first surface . The wiring pattern design of the multi-antenna apparatus is configured by including one parasitic element portion and an extending portion connected to the first parasitic element portion and extending in a direction intersecting the first surface. It has been found that the mutual coupling between the antenna elements can be reduced while suppressing the reduction in the degree of freedom, and the multi-antenna apparatus can be further downsized. In addition, the non-grounded parasitic element arranged between the first antenna element and the second antenna element is connected to the first parasitic element part arranged on the first surface and the first parasitic element part . In addition, it has been confirmed by the simulation of the present inventor described later that the mutual coupling between the antenna elements is reduced by including the extending portion extending in the direction intersecting the first surface. is there.
すなわち、この発明の第1の局面によるマルチアンテナ装置は、 第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを備える基板と、基板の第1の面に配置される第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、基板の第1の面かつ第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との間に配置され、電気的に接地されていない非接地でかつ電力の供給を受けない無給電素子とを備え、無給電素子は、基板の第1の面に配置される第1無給電素子部と、第1無給電素子部に接続され、第1の面に対して交差する方向に延びるとともに、第2の面に延びる延在部とを含む。 That is, the multi-antenna device according to the first aspect of the present invention is arranged on a substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the first surface of the substrate. The first antenna element and the second antenna element are disposed between the first surface of the substrate and between the first antenna element and the second antenna element, and are not electrically grounded and are ungrounded and receive power supply. The parasitic element is connected to the first parasitic element portion disposed on the first surface of the substrate and the first parasitic element portion, and intersects the first surface . And extending in the direction and extending in the second surface .
この発明の第1の局面によるマルチアンテナ装置では、上記のように、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との間に非接地の無給電素子を設けることによって、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との相互結合を小さくすることができる。また、無給電素子を非接地にすることによって、無給電素子を所定の接地部に接地させる必要がないので、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制することができる。したがって、このマルチアンテナ装置では、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。さらに、第1無給電素子部が配置される第1の面に対して交差する方向に延びる延在部を設けることによって、第1の面における無給電素子の配置領域が小さい場合にも、第1の面に対して交差する方向に延びる延在部により、無給電素子に必要な長さを確保することができるので、第1の面の配置領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置の平面積を小さくすることができる。その結果、マルチアンテナ装置をより小型化することができる。また、第1の面における無給電素子の配置領域が小さい場合にも、第2の面に配置される延在部により、無給電素子に必要な長さを十分に確保することができるので、より効果的にマルチアンテナ装置の小型化を図ることができる。 In the multi-antenna device according to the first aspect of the present invention, the first antenna element and the second antenna are provided by providing a non-grounded parasitic element between the first antenna element and the second antenna element as described above. Mutual coupling with the element can be reduced. Further, since the parasitic element is not grounded, it is not necessary to ground the parasitic element to a predetermined grounding portion, so that it is possible to suppress a reduction in the degree of freedom in designing the wiring pattern. Therefore, in this multi-antenna device, it is possible to reduce the mutual coupling between the antenna elements while suppressing a reduction in the degree of freedom of the wiring pattern design. Furthermore, by providing an extending portion that extends in a direction intersecting the first surface on which the first parasitic element portion is disposed, even when the parasitic element placement region on the first surface is small, Since the length necessary for the parasitic element can be secured by the extending portion extending in the direction intersecting with the first surface, it is not necessary to widen the arrangement area of the first surface. The plane area can be reduced. As a result, the multi-antenna device can be further downsized. In addition, even when the parasitic element arrangement area on the first surface is small, the extension portion arranged on the second surface can sufficiently secure the length required for the parasitic element, The multi-antenna device can be more effectively downsized.
上記第1の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子は、第2無給電素子部をさらに含み、第1無給電素子部は、第1アンテナ素子に対向して配置される第1対向部を含み、第2無給電素子部は、第2アンテナ素子に対向して配置される第2対向部を含む。このように構成すれば、第1対向部を含む第1無給電素子部および第2対向部を含む第2無給電素子部により、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との相互結合を容易に小さくすることができる。 In the multi-antenna device according to the first aspect, preferably, the parasitic element further includes a second parasitic element portion , and the first parasitic element portion is arranged to face the first antenna element. The second parasitic element portion includes a second opposing portion that is disposed to face the second antenna element. According to this structure, the second passive element section including a first passive element portion and the second opposing portion includes a first opposing portion, the mutual coupling between the first antenna element and the second antenna element easily Can be small.
この場合、好ましくは、第1無給電素子部および第2無給電素子部は、基板の第1の面に配置されている。このように構成すれば、基板の第1の面および第2の面の両面にまたがって無給電素子を配置することができるので、無給電素子に必要な長さを十分に確保することができる。その結果、より効果的に基板に配置されるマルチアンテナ装置の小型化を図ることができる。 In this case, preferably, the first passive element portion and the second passive element portion is disposed on a first surface of the substrate. If comprised in this way, since a parasitic element can be arrange | positioned ranging over both the 1st surface and 2nd surface of a board | substrate, the length required for a parasitic element can fully be ensured. . As a result, the multi-antenna device disposed on the substrate can be more effectively downsized.
上記第1無給電素子部および第2無給電素子部は、基板の第1の面に配置される構成において、好ましくは、第1の面に配置された第1無給電素子部および第2無給電素子部は、第2の面に配置された延在部と平面的に見て重なるように配置されている。このように構成すれば、第1の面に配置された第1無給電素子部および第2無給電素子部と、第2の面に配置された延在部とが平面的に重なる分だけ、無給電素子の配置領域の平面積を小さくすることができるので、容易にマルチアンテナ装置を小型化することができる。 In the configuration in which the first parasitic element portion and the second parasitic element portion are disposed on the first surface of the substrate , preferably, the first parasitic element portion and the second parasitic element portion disposed on the first surface. The power feeding element portion is disposed so as to overlap with the extending portion disposed on the second surface when seen in a plan view. If comprised in this way, only the part which the 1st parasitic element part and the 2nd parasitic element part which were arranged on the 1st surface, and the extension part arranged on the 2nd surface overlap in plane, Since the plane area of the parasitic element arrangement region can be reduced, the multi-antenna device can be easily downsized.
この場合、好ましくは、延在部は、第1無給電素子部に接続された第1延伸部と、第2無給電素子部に接続された第2延伸部とを含む。このように構成すれば、第1延伸部および第2延伸部により、第1無給電素子部側および第2無給電素子部側の両方で延在部と接続することができるので、第2の面に延在部を設ける構成でも、無給電素子をバランス良く接続することができる。 In this case, preferably, the extending portion includes a first extending portion connected to the first passive element portion and a second extending portion connected to the second passive element portion. According to this structure, the first extending portion and the second extending portion, it is possible to connect the extending portion in both of the first passive element portion and the second passive element side, of the second Even in the configuration in which the extending portion is provided on the surface, the parasitic elements can be connected with good balance.
上記第1の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子は、第1アンテナ素子および第2アンテナ素子が出力する電波の波長の略1/2の電気長を有する。このように構成すれば、非接地の無給電素子を共振させることができる。 In the multi-antenna device according to the first aspect, the parasitic element preferably has an electrical length that is approximately ½ of the wavelength of the radio wave output by the first antenna element and the second antenna element. If comprised in this way, an ungrounded parasitic element can be resonated.
上記第1の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第1アンテナ素子に対して高周波電力を供給する第1給電点および第2アンテナ素子に対して高周波電力を供給する第2給電点と、第1アンテナ素子と第1給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図るための第1整合回路と、第2アンテナ素子と第2給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図るための第2整合回路とをさらに備える。このように構成すれば、所定の周波数において、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるとともにインピーダンス整合が図られるので、アンテナ素子を介して伝達されるエネルギーの伝達損失を軽減させることができる。 In the multi-antenna device according to the first aspect, preferably, a first feeding point that supplies high-frequency power to the first antenna element, a second feeding point that supplies high-frequency power to the second antenna element, A first matching circuit is disposed between one antenna element and the first feeding point, and is disposed between the second antenna element and the second feeding point for impedance matching at a predetermined frequency of the high frequency power. And a second matching circuit for impedance matching at a predetermined frequency of the high-frequency power. With this configuration, the mutual coupling between the antenna elements can be reduced and impedance matching can be achieved at a predetermined frequency, so that transmission loss of energy transmitted through the antenna elements can be reduced. .
上記第1の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子は、同一面内において、複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成されている。このように構成すれば、同一面内において無給電素子の配置領域が小さい場合にも、屈曲または湾曲した形状により、無給電素子に必要な長さを容易に確保することができるので、配置する領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置をより小型化することができる。
この場合、好ましくは、第1無給電素子部は、第1アンテナ素子および第2アンテナ素子のうちの少なくとも一方に対向して配置される対向部と、一方端部が対向部の端部に接続され、他方端部が延在部に接続されるとともに、対向部と直交する方向に延びる横部とを含む。
In the multi-antenna device according to the first aspect, preferably, the parasitic element is formed in a bent or curved shape at a plurality of positions in the same plane. With this configuration, even when the parasitic element is arranged in a small area in the same plane, the length necessary for the parasitic element can be easily secured by the bent or curved shape. Since there is no need to expand the area, the multi-antenna device can be further downsized.
In this case, preferably, the first parasitic element portion is connected to the opposite portion disposed opposite to at least one of the first antenna element and the second antenna element, and one end portion is connected to the end portion of the opposite portion. And the other end portion is connected to the extending portion and includes a lateral portion extending in a direction orthogonal to the facing portion.
上記第1の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第1アンテナ素子および第2アンテナ素子は、モノポールアンテナを含む。このように構成すれば、モノポールアンテナ間の相互結合を小さくしてモノポールアンテナを用いたマルチアンテナ装置を小型化することができる。 In the multi-antenna device according to the first aspect, preferably, the first antenna element and the second antenna element include a monopole antenna. If comprised in this way, the mutual coupling between monopole antennas can be made small, and the multi-antenna apparatus using a monopole antenna can be reduced in size.
この発明の第2の局面による通信機器は、マルチアンテナ装置を備え、マルチアンテナ装置は、第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを備える基板と、基板の第1の面に配置される第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、基板の第1の面かつ第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との間に配置され、電気的に接地されていない非接地でかつ電力の供給を受けない無給電素子とを備え、無給電素子は、基板の第1の面に配置される第1無給電素子部と、第1無給電素子部に接続され、第1の面に対して交差する方向に延びるとともに、第2の面に延びる延在部とを含む。 A communication device according to a second aspect of the present invention includes a multi-antenna device, and the multi-antenna device includes a substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface; A first antenna element and a second antenna element arranged on the first surface, and a first surface of the substrate and between the first antenna element and the second antenna element and not electrically grounded and a parasitic element does not receive supply of grounding a and power, parasitic element, a first passive element portion disposed on a first surface of the substrate, is connected to the first passive element section, first An extension portion extending in a direction intersecting with the first surface and extending in the second surface .
この発明の第2の局面による通信機器では、上記のように、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との間に非接地の無給電素子を設けることによって、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との相互結合を小さくすることができる。また、無給電素子を非接地にすることによって、無給電素子を所定の接地部に接地させる必要がないので、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制することができる。したがって、このマルチアンテナ装置では、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。さらに、第1無給電素子部が配置される第1の面に対して交差する方向に延びる延在部を設けることによって、第1の面における無給電素子の配置領域が小さい場合にも、第1の面に対して交差する方向に延びる延在部により、無給電素子に必要な長さを確保することができるので、第1の面の配置領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置の平面積を小さくすることができる。このような効果は、特に、小型化が望まれる携帯通信機器において有効である。また、第1の面における無給電素子の配置領域が小さい場合にも、延在部に加えて第2の面に配置される背面配置部により、無給電素子に必要な長さを十分に確保することができるので、より効果的にマルチアンテナ装置の小型化を図ることができる。 In the communication device according to the second aspect of the present invention, as described above, the first antenna element and the second antenna element are provided by providing a non-grounded parasitic element between the first antenna element and the second antenna element. The mutual coupling with can be reduced. Further, since the parasitic element is not grounded, it is not necessary to ground the parasitic element to a predetermined grounding portion, so that it is possible to suppress a reduction in the degree of freedom in designing the wiring pattern. Therefore, in this multi-antenna device, it is possible to reduce the mutual coupling between the antenna elements while suppressing a reduction in the degree of freedom of the wiring pattern design. Furthermore, by providing an extending portion that extends in a direction intersecting the first surface on which the first parasitic element portion is disposed, even when the parasitic element placement region on the first surface is small, Since the length necessary for the parasitic element can be secured by the extending portion extending in the direction intersecting with the first surface, it is not necessary to widen the arrangement area of the first surface. The plane area can be reduced. Such an effect is particularly effective in portable communication devices that are desired to be downsized. In addition, even when the parasitic element placement area on the first surface is small, the back surface placement portion disposed on the second surface in addition to the extending portion sufficiently secures the length required for the parasitic element. Therefore, the multi-antenna device can be more effectively downsized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態による携帯機器100の構成について説明する。なお、携帯機器100は、本発明の「通信機器」の一例である。
(First embodiment)
First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the
本発明の第1実施形態による携帯機器100は、図1に示すように、正面から見て、略長方形形状を有している。また、携帯機器100は、表示画面部1と、ボタンからなる操作部2とを備えている。また、携帯機器100の筐体内部には、マルチアンテナ装置10が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
マルチアンテナ装置10は、複数のアンテナ素子を用いて所定の周波数において多重の入出力が可能なMIMO(Multiple−Input Multiple−Output)通信用に構成されている。
The
マルチアンテナ装置10は、図2および図3に示すように、第1アンテナ素子11および第2アンテナ素子12と、2つのアンテナ素子11および12の間に配置される無給電素子13と、第1アンテナ素子11、第2アンテナ素子12および無給電素子13が配置される基板14(図4参照)と、接地部15と、第1アンテナ素子11に高周波電力を供給するための第1給電点16および第2アンテナ素子12に高周波電力を供給するための第2給電点17とを含んでいる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1アンテナ素子11は、無給電素子13のX1方向側に配置されるとともに、第2アンテナ素子12は、無給電素子13のX2方向側に配置されている。また、第1アンテナ素子11(第2アンテナ素子12)は、薄板形状を有し、後述する基板14の表面14aに設けられている。また、第1アンテナ素子11(第2アンテナ素子12)は、マルチアンテナ装置10が対応する2.5GHzの波長(120mm)の略1/4の電気長を有する、モノポールアンテナである。具体的には、第1アンテナ素子11(第2アンテナ素子12)は、略逆U字形状を有している。第1アンテナ素子11(第2アンテナ素子12)は、第1給電点接続部11a(第2給電点接続部12a)と、第1横部11b(第2横部12b)と、第3対向部11c(第4対向部12c)とを含む。第1給電点接続部11a(第2給電点接続部12a)は、Y2方向側の端部が後述する基板14の背面14bの接地部15に設けられた第1給電点16(第2給電点17)に接続されてY1方向に延びるように形成されている。第1横部11b(第2横部12b)は、第1給電点接続部11a(第2給電点接続部12a)のY1方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。第3対向部11c(第4対向部12c)は、第1横部11b(第2横部12b)のX2方向側(X1方向側)の端部に接続されてY2方向側に延びるように形成されている。なお、電気長とは、アンテナを構成する導体上を進む信号の1波長を基準とした長さである。なお、表面14aおよび背面14bは、本発明の「第1の面」および「第2の面」の一例である。
The
ここで、本実施形態では、無給電素子13は、第1無給電素子部131と、第2無給電素子部132と、延在部とを含む。延在部は、延伸部133と、背面配置部134とを含む。また、第1無給電素子部131(第2無給電素子部132)は、基板14の表面14aに配置されている。第1無給電素子部131(第2無給電素子部132)は、第1対向部131a(第2対向部132a)と、第3横部131b(第4横部132b)と、第5横部131c(第6横部132c)とを含む。第1対向部131a(第2対向部132a)は、第1アンテナ素子11の第3対向部11c(第2アンテナ素子12の第4対向部12c)に対向するように配置されている。第3横部131b(第4横部132b)は、第1対向部131a(第2対向部132a)のY1方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。第5横部131c(第6横部132c)は、第1対向部131a(第2対向部132a)のY2方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。第1無給電素子部131と第2無給電素子部132とは、第3横部131bと第4横部132bとによって互いに接続されている。なお、第5横部131cおよび第6横部132cは、共に、本発明の「横部」の一例である。
Here, in the present embodiment, the
延伸部133は、第1延伸部133aおよび第2延伸部133bを含む。第1延伸部133a(第2延伸部133b)は、第1無給電素子部131の第5横部131c(第2無給電素子部132の第6横部132c)のX2方向側(X1方向側)の端部に接続され、基板14の表面14aに対して垂直方向(基板14の厚み方向(Z2方向))に延びるように配置されている。背面配置部134は、基板14の背面14bに配置されている。背面配置部134は、第1延伸部133a(第2延伸部133b)に接続されてX1方向(X2方向)に延びる第7横部134a(第8横部134b)と、第7横部134a(第8横部134b)のX1方向側(X2方向側)の端部に接続されてY1方向に延びる第1縦部134c(第2縦部134d)とを含む。また、無給電素子13は、接地部15に接地されない非接地状態になるように構成されている。また、無給電素子13は、マルチアンテナ装置10が対応する2.5GHzの波長の略1/2の電気長を有している。また、無給電素子13は、第1アンテナ素子11および第2アンテナ素子12を流れる電流に起因して共振するように構成されている。
The extending
第1対向部131aおよび第2対向部132aは、Y方向に延びるように形成されており、互いに略平行に配置されている。また、第1対向部131aは、第1アンテナ素子11に対して電磁界結合可能な距離を隔てて配置されている。第2対向部132aは、第2アンテナ素子12に対して電磁界結合可能な距離を隔てて配置されている。
The first facing
基板14は、図4に示すように、Z1側に配置された基板14の表面14aと、基板14の表面14aに対して所定の間隔を隔てたZ2側に配置された基板14の背面14bとを有し、基板14の表面14aには、第1無給電素子部131および第2無給電素子部132が配置されている。基板14の背面14bには、背面配置部134が配置されている。また、基板14の背面14bには、接地部15が配置されている。また、基板14の表面14aに配置された第1無給電素子部131および第2無給電素子部132は、基板14の背面14bに配置された背面配置部134と平面的に見て(Z方向から見て)重なるように配置されている。具体的には、第1無給電素子部131の第1対向部131a(第2無給電素子部132の第2対向部132a)の一部と、背面配置部134の第1縦部134c(第2縦部134d)とは、平面的に見て重なるように配置されている。また、第1無給電素子部131の第5横部131c(第2無給電素子部132の第6横部132c)と、背面配置部134の第7横部134a(第8横部134b)とは、平面的に見て(Z方向から見て)重なるように配置されている。また、基板14の表面14aに配置された第1無給電素子部131および第2無給電素子部132は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。基板14の背面14bに配置された背面配置部134は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
第1給電点16(第2給電点17)は、基板14の背面14bの接地部15に配置されている。第1給電点16(第2給電点17)は、第1アンテナ素子11(第2アンテナ素子12)のY2方向側の端部に接続されている。また、第1給電点16(第2給電点17)は、第1アンテナ素子11(第2アンテナ素子12)と図示しない給電線とを接続している。
The first feeding point 16 (second feeding point 17) is disposed on the grounding
第1実施形態では、上記のように、第1アンテナ素子11と第2アンテナ素子12との間に非接地の無給電素子13を設けることによって、第1アンテナ素子11と第2アンテナ素子12との相互結合を小さくすることができる。また、無給電素子13を非接地にすることによって、無給電素子13を所定の接地部15に接地させる必要がないので、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制することができる。したがって、このマルチアンテナ装置10では、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。さらに、第1無給電素子部131および第2無給電素子部132が配置される基板14の表面14aに対して垂直方向に延びる延伸部133(第1延伸部133aおよび第2延伸部133b)を設けることによって、基板14の表面14aにおける無給電素子13の配置領域が小さい場合にも、基板14の表面14aに対して垂直方向に延びる延伸部133により、無給電素子13に必要な長さを確保することができるので、基板14の表面14aの配置領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置10の平面積を小さくすることができる。このような効果は、特に、小型化が望まれる携帯機器100において有効である。
In the first embodiment, as described above, by providing the ungrounded
以上のように、本願発明者は、第1アンテナ素子11と第2アンテナ素子12との間に配置される非接地の無給電素子13を、第1アンテナ素子11に対向して配置される第1対向部131aを含む第1無給電素子部131と、第2アンテナ素子12に対向して配置される第2対向部132aを含む第2無給電素子部132と、第1無給電素子部131および第2無給電素子部132に接続され、第1無給電素子部131および第2無給電素子部132が配置される基板14の表面14aに対して垂直方向に延びる延伸部133とを含むように構成することによって、マルチアンテナ装置10の配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができ、かつ、マルチアンテナ装置10のより小型化を図ることができることを見い出した。
As described above, the inventor of the present application has arranged the non-grounded
また、第1実施形態では、無給電素子13を、延伸部133に接続され、第1無給電素子部131および第2無給電素子部132が配置される基板14の表面14aに対して所定の間隔を隔てた基板14の背面14bに配置される背面配置部134を含むように構成することによって、基板14の表面14aにおける無給電素子13の配置領域が小さい場合にも、延伸部133に加えて基板14の背面14bに配置される背面配置部134により、無給電素子13に必要な長さを十分に確保することができるので、より効果的にマルチアンテナ装置10の小型化を図ることができる。
Further, in the first embodiment, the
また、第1実施形態では、第1アンテナ素子11、第2アンテナ素子12および無給電素子13が配置される表面14aを有する基板14を設け、延伸部133を、基板14の表面14aに交差する方向に延びるように配置することによって、無給電素子13を基板14上に配置する場合に、基板14の表面14aにおける無給電素子13の配置領域が小さい場合にも、基板14の表面14aに対して交差する方向に延びる延伸部133により、無給電素子13に必要な長さを確保することができるので、基板14の表面14aの配置領域を広げる必要がない分、基板14に配置されるマルチアンテナ装置10の平面積を小さくすることができる。その結果、マルチアンテナ装置10を小型化することができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、基板14は、表面と、表面とは反対側の背面とを有し、第1無給電素子部131および第2無給電素子部132を、基板14の表面14aに配置するとともに、背面配置部134を、基板14の背面14bに配置することによって、基板14の表面14aおよび基板14の背面14bの両面にまたがって無給電素子13を配置することができるので、無給電素子13に必要な長さを十分に確保することができる。その結果、より効果的に基板14に配置されるマルチアンテナ装置10の小型化を図ることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、基板14の表面14aに配置された第1無給電素子部131および第2無給電素子部132を、基板14の背面14bに配置された背面配置部分134と平面的に見て重なるように配置することによって、基板14の表面14aに配置された第1無給電素子部131および第2無給電素子部132と、基板14の背面14bに配置された背面配置部134とが平面的に重なる分だけ、無給電素子13の配置領域の平面積を小さくすることができるので、容易にマルチアンテナ装置10を小型化することができる。
In the first embodiment, the first
また、第1実施形態では、延伸部133を、第1無給電素子部131に接続された第1延伸部133aと、第2無給電素子部132に接続された第2延伸部133bとを含むように構成することによって、第1延伸部133aおよび第2延伸部133bにより、第1無給電素子部131側および第2無給電素子部132側の両方で背面配置部134と接続することができるので、無給電素子13をバランス良く接続することができる。
In the first embodiment, the extending
また、第1実施形態では、無給電素子13は、第1アンテナ素子11および第2アンテナ素子12が出力する電波の波長の略1/2の電気長を有する。このように構成すれば、非接地の無給電素子13を共振させることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、無給電素子13は、同一面内において、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。この結果、無給電素子13の配置領域を小さくすることができるので、マルチアンテナ装置10をより小型化することができる。
In the first embodiment, the
次に、上記した第1実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。このシミュレーションでは、図2および図3に示した第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10と、図6および図7に示した第1比較例によるマルチアンテナ装置20および図9および図10に示した第2比較例によるマルチアンテナ装置30とを比較した。
Next, the results of simulation performed to confirm the effects of the first embodiment described above will be described. In this simulation, the
図2および図3に示すように、第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10では、第3対向部11cおよび第4対向部12cの離間距離D11が15mmになるように第1アンテナ素子11および第2アンテナ素子12を配置した。また、第3対向部11c(第4対向部12c)と第1対向部131a(第2対向部132a)との離間距離D12が3mmになるように無給電素子13を配置した。延伸部133(第1延伸部133aおよび第2延伸部133b)は、基板14の厚みと略等しい1mmの長さを有する。また、マルチアンテナ装置10の第1アンテナ素子11、第2アンテナ素子12および無給電素子13は、X方向が31mm、Y方向が12mmの矩形領域内に配置されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, in the
図6および図7に示すように、第1比較例によるマルチアンテナ装置20では、無給電素子13を設ける第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10とは異なり、2つのアンテナ素子21および22の間に無給電素子を設けない構成にした。アンテナ素子21(22)は、基板14の表面14aに配置されている。アンテナ素子21(22)は、Y2方向側の端部が基板14の背面14bの接地部15に設けられた給電点16(17)に接続されてY1方向に延びる給電点接続部21a(22a)と、給電点接続部21a(22a)のY1方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びる横部21b(22b)とを含む。また、第1比較例によるマルチアンテナ装置20では、横部21bおよび横部22bの離間距離D21が17mmになるようにアンテナ素子21および22を配置した。また、マルチアンテナ装置20のアンテナ素子21およびアンテナ素子22は、X方向が29mm、Y方向が12mmの矩形領域内に配置されている。第1比較例によるマルチアンテナ装置20の他の構成は、上記第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10と同様である。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図9および図10に示すように、第2比較例によるマルチアンテナ装置30では、無給電素子13を、基板14の表面14a、基板14の厚み方向に延びる部分および基板14の背面14bに配置する第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10とは異なり、無給電素子33を、基板14の表面14aのみに配置する構成にした。アンテナ素子31(32)は、基板14の表面14aに配置されている。アンテナ素子31(32)は、給電点接続部31a(32a)と、横部31b(32b)と、対向部31c(32c)とを含む。
給電点接続部31a(32a)は、Y2方向側の端部が基板14の背面14bの接地部15に設けられた給電点16(17)に接続されてY1方向に延びるように形成されている。横部31b(32b)は、給電点接続部31a(32a)のY1方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。対向部31c(32c)は、横部31b(32b)のX2方向側(X1方向側)の端部に接続されてY2方向に延びるように形成されている。無給電素子33は、基板14の表面14aに配置されている。無給電素子33は、対向部31c(32c)に対向するように配置される対向部33a(33b)と、対向部33aおよび33bのY1方向側の端部を互いに接続する横部33cと、対向部33a(33b)のY2方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びる横部33d(33e)とを含む。
As shown in FIGS. 9 and 10, in the
The feed
第2比較例によるマルチアンテナ装置30では、対向部31cおよび対向部32cの離間距離D31が21mmになるようにアンテナ素子31および32を配置した。対向部31c(32c)と対向部33a(33b)との離間距離D32が4mmになるように無給電素子33を配置した。また、マルチアンテナ装置30のアンテナ素子31、アンテナ素子32および無給電素子33は、X方向が39mm、Y方向が12mmの矩形領域内に配置されている。第2比較例によるマルチアンテナ装置30では、基板14の表面14aのみに無給電素子33を配置しているため、第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置に比べてアンテナ素子31、アンテナ素子32および無給電素子33の配置領域の平面積が大きくなっている。第2比較例によるマルチアンテナ装置30の他の構成は、上記第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10と同様である。
In the
次に、図5、図8および図11を参照して、第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10、第1比較例によるマルチアンテナ装置20および第2比較例によるマルチアンテナ装置30のSパラメータの特性について説明する。ここで、図5、図8および図11に示すSパラメータのうちのS11は、アンテナ素子の反射係数を意味し、SパラメータのうちのS21は、2つのアンテナ素子間の相互結合の大きさを意味する。また、図5、図8および図11では、横軸に周波数をとり、縦軸にS11およびS21の大きさ(単位:dB)をとっている。
Next, referring to FIG. 5, FIG. 8, and FIG. 11, the S parameter of the
まず、第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10では、図5に示すように、マルチアンテナ装置10が対応する2.5GHzにおいて、S11が約−25dBであり、S21が約−24dBであった。これに対して、第1比較例によるマルチアンテナ装置20では、図8に示すように、2.5GHzにおいて、S11が約−13dBであり、S21が約−9.6dBであった。第2比較例によるマルチアンテナ装置30では、図11に示すように、2.5GHzにおいて、S11が約−16dBであり、S21が約−23dBであった。
First, in the
この結果、第1比較例によるマルチアンテナ装置20よりも第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10の方が、S21の値が小さいので、非接地の無給電素子13を設けることによってアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。なお、S21の値が−10dB以下であれば、アンテナ素子間の相互結合は微小であると考えられる。
As a result, since the value of S21 is smaller in the
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10では、第1アンテナ素子11および第2アンテナ素子12において、他方のアンテナ素子を流れる電流に起因する直接的な結合と無給電素子13を流れる電流に起因する間接的な結合とが生じることによって、アンテナ素子間の相互結合が小さくなると考えられる。
This is considered to be due to the following reasons. That is, in the
また、第2比較例によるマルチアンテナ装置30と第1実施形態に対応するマルチアンテナ装置10とは、2つのアンテナ素子間の相互結合の大きさを意味するS21の値が略同じになった。よって、無給電素子13を、基板14の表面14a、基板14の厚み方向の部分および基板14の背面14bに配置して、マルチアンテナ装置10の配置領域を小さくした場合でもアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。
In addition, the
(第2実施形態)
次に、図12および図13を参照して、本発明の第2実施形態による携帯機器100のマルチアンテナ装置40について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、第1アンテナ素子41の第1給電点接続部41aおよび第2アンテナ素子42の第2給電点接続部42aが複数の位置で屈曲した形状に形成されているマルチアンテナ装置40について説明する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, the
第2実施形態による携帯機器100のマルチアンテナ装置40は、図12および図13に示すように、第1アンテナ素子41および第2アンテナ素子42と、2つのアンテナ素子41および42の間に配置される無給電素子43と、基板14(図4参照)と、接地部15と、第1アンテナ素子41に高周波電力を供給するための第1給電点16および第2アンテナ素子42に高周波電力を供給するための第2給電点17とを含んでいる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
第1アンテナ素子41は、無給電素子43のX1方向側に配置されるとともに、第2アンテナ素子42は、無給電素子43のX2方向側に配置されている。また、第1アンテナ素子41(第2アンテナ素子42)は、薄板形状を有し、基板14の表面14aに設けられている。また、第1アンテナ素子41(第2アンテナ素子42)は、マルチアンテナ装置40が対応する2.5GHzの波長(120mm)の略1/4の電気長を有する、モノポールアンテナである。具体的には、第1アンテナ素子41(第2アンテナ素子42)は、Y2方向側の端部が基板14の背面14bの接地部15に設けられた第1給電点16(第2給電点17)に接続されてY1方向に延びる第1給電点接続部41a(第2給電点接続部42a)を含む。
The
ここで、第2実施形態では、第1アンテナ素子41の第1給電点接続部41aおよび第2アンテナ素子42の第2給電点接続部42aは、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。
Here, in the second embodiment, the first feeding
無給電素子43は、第1無給電素子部431と、第2無給電素子部432と、延在部とを含む。延在部は、延伸部433と、背面配置部434とを含む。第1無給電素子部431(第2無給電素子部432)は、基板14の表面14aに配置されている。第1無給電素子部431(第2無給電素子部432)は、第1対向部431a(第2対向部432a)と、第3横部431b(第4横部432b)と、第5横部431c(第6横部432c)とを含む。第1対向部431a(第2対向部432a)は、第1アンテナ素子41(第2アンテナ素子42)に対向するように配置されている。第3横部431b(第4横部432b)は、第1対向部431a(第2対向部432a)のY1方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。第5横部431c(第6横部432c)は、第1対向部431a(第2対向部432a)のY2方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。なお、なお、第5横部431cおよび第6横部432cは、共に、本発明の「横部」の一例である。
The
延伸部433は、第1延伸部433aおよび第2延伸部433bを含む。第1延伸部433a(第2延伸部433b)は、第1無給電素子部431の第5横部431c(第2無給電素子部432の第6横部432c)のX2方向側(X1方向側)の端部に接続され、基板14の表面14aに対して垂直方向(基板14の厚み方向(Z2方向))に延びるように配置されている。背面配置部434は、基板14の背面14bに配置されている。背面配置部434は、第1延伸部433a(第2延伸部433b)に接続されてX1方向(X2方向)に延びる第7横部434a(第8横部434b)と、第7横部434a(第8横部434b)のX1方向側(X2方向側)の端部に接続されてY1方向に延びる第1縦部434c(第2縦部434d)と、第1縦部434cおよび第2縦部434dのY1方向側の端部を互いに接続する第9横部434eとを含む。また、無給電素子43は、接地部15に接地されない非接地状態になるように構成されている。また、無給電素子43は、マルチアンテナ装置40が対応する2.5GHzの波長の略1/2の電気長を有している。
The extending
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 In addition, the other structure of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.
上記のように、第2実施形態の構成においても、上記第1実施形態と同様に、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。また、マルチアンテナ装置40をより小型化することができる。
As described above, also in the configuration of the second embodiment, as in the first embodiment, the mutual coupling between the antenna elements can be reduced while suppressing a reduction in the degree of freedom of wiring pattern design. . In addition, the
さらに、第2実施形態では、上記のように、第1アンテナ素子41の第1給電点接続部41aおよび第2アンテナ素子42の第2給電点接続部42aを、複数の位置で屈曲した形状に形成することによって、第1アンテナ素子41および第2アンテナ素子42の配置領域が小さい場合にも、複数の位置で屈曲した形状により、第1アンテナ素子41および第2アンテナ素子42に必要な長さを確保することができるので、配置する領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置40をより小型化することができる。
Furthermore, in the second embodiment, as described above, the first feeding
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
次に、上記した第2実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。このシミュレーションでは、図12および図13に示した第2実施形態に対応するマルチアンテナ装置40と、図6および図7に示した第1比較例によるマルチアンテナ装置20および図9および図10に示した第2比較例によるマルチアンテナ装置30とを比較した。
Next, the result of simulation performed to confirm the effect of the second embodiment described above will be described. In this simulation, the
図12および図13に示すように、第2実施形態に対応するマルチアンテナ装置40では、離間距離D41が21mmになるように第1アンテナ素子41および第2アンテナ素子42を配置した。また、第1アンテナ素子41(第2アンテナ素子42)と第1対向部431a(第2対向部432a)との離間距離D42が4mmになるように無給電素子43を配置した。延伸部433(第1延伸部433aおよび第2延伸部433b)は、基板14の厚みと略等しい1mmの長さを有する。また、マルチアンテナ装置40の第1アンテナ素子41、第2アンテナ素子42および無給電素子43は、X方向が31mm、Y方向が14mmの矩形領域内に配置されている。
As shown in FIGS. 12 and 13, in the
次に、図14、図8および図11を参照して、第2実施形態に対応するマルチアンテナ装置40、第1比較例によるマルチアンテナ装置20および第2比較例によるマルチアンテナ装置30のSパラメータの特性について説明する。なお、図14、図8および図11では、横軸に周波数をとり、縦軸にS11およびS21の大きさ(単位:dB)をとっている。
Next, referring to FIG. 14, FIG. 8 and FIG. 11, the S parameter of the
まず、第2実施形態に対応するマルチアンテナ装置40では、図14に示すように、マルチアンテナ装置40が対応する2.5GHzにおいて、S11が約−17dBであり、S21が約−15dBであった。これに対して、上記のように、第1比較例によるマルチアンテナ装置20では、図8に示すように、2.5GHzにおいて、S11が約−13dBであり、S21が約−9.6dBであった。第2比較例によるマルチアンテナ装置30では、図11に示すように、2.5GHzにおいて、S11が約−16dBであり、S21が約−23dBであった。
First, in the
この結果、第1比較例によるマルチアンテナ装置20よりも第2実施形態に対応するマルチアンテナ装置40の方が、2つのアンテナ素子間の相互結合の大きさを意味するS21の値が小さいので、非接地の無給電素子43を設けることによってアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。
As a result, the
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、第2実施形態に対応するマルチアンテナ装置40では、第1アンテナ素子41および第2アンテナ素子42において、他方のアンテナ素子を流れる電流に起因する直接的な結合と無給電素子43を流れる電流に起因する間接的な結合とが生じることによって、アンテナ素子間の相互結合が小さくなると考えられる。
This is considered to be due to the following reasons. That is, in the
また、第2実施形態に対応するマルチアンテナ装置40でも、第2比較例によるマルチアンテナ装置30と同様に、2つのアンテナ素子間の相互結合の大きさを意味するS21の値が−10dB以下になった。よって、無給電素子43を、基板14の表面14a、基板14の厚み方向の部分および基板14の背面14bに配置して、マルチアンテナ装置40の配置領域を小さくした場合でもアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。
Also, in the
(第3実施形態)
次に、図15および図16を参照して、本発明の第3実施形態による携帯機器100のマルチアンテナ装置50について説明する。この第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と異なり、無給電素子53の第1延伸部533aおよび第2延伸部533bが、第1無給電素子部531および第2無給電素子部532の接地部15に遠い側(Y1方向側)の端部にそれぞれ接続されているマルチアンテナ装置50について説明する。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIG. 15 and FIG. 16, the
第3実施形態による携帯機器100のマルチアンテナ装置50は、図15および図16に示すように、第1アンテナ素子51および第2アンテナ素子52と、2つのアンテナ素子51および52の間に配置される無給電素子53と、基板14(図4参照)と、接地部15と、第1アンテナ素子51に高周波電力を供給するための第1給電点16および第2アンテナ素子52に高周波電力を供給するための第2給電点17とを含んでいる。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
第1アンテナ素子51は、無給電素子53のX1方向側に配置されるとともに、第2アンテナ素子52は、無給電素子53のX2方向側に配置されている。また、第1アンテナ素子51(第2アンテナ素子52)は、薄板形状を有し、基板14の表面14aに設けられている。また、第1アンテナ素子51(第2アンテナ素子52)は、マルチアンテナ装置50が対応する2.6GHzの波長(115mm)の略1/4の電気長を有する、モノポールアンテナである。具体的には、第1アンテナ素子51(第2アンテナ素子52)は、略逆U字形状を有している。第1アンテナ素子51(第2アンテナ素子52)は、第1給電点接続部51a(第2給電点接続部52a)と、第1横部51b(第2横部52b)と、第3縦部51c(第4縦部52c)とを含む。第1給電点接続部51a(第2給電点接続部52a)は、Y2方向側の端部が基板14の背面14bの接地部15に設けられた第1給電点16(第2給電点17)に接続されてY1方向に延びるように形成されている。第1横部51b(第2横部52b)は、第1給電点接続部51a(第2給電点接続部52a)のY1方向側の端部に接続されてX1方向(X2方向)に延びるように形成されている。第3縦部51c(第4縦部52c)は、第1横部51b(第2横部52b)のX1方向側(X2方向側)の端部に接続されてY2方向側に延びるように形成されている。
The
無給電素子53は、第1無給電素子部531と、第2無給電素子部532と、延在部とを含む。延在部は、延伸部533と、背面配置部534とを含む。第1無給電素子部531(第2無給電素子部532)は、基板14の表面14aに配置されている。第1無給電素子部531(第2無給電素子部532)は、第1対向部531a(第2対向部532a)と、第3横部531b(第4横部532b)と、第5横部531c(第6横部532c)とを含む。第1対向部531a(第2対向部532a)は、第1アンテナ素子51の第1給電点接続部51a(第2アンテナ素子52の第2給電点接続部52a)に対向するように配置されている。第3横部531b(第4横部532b)は、第1対向部531a(第2対向部532a)のY2方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。第5横部531c(第6横部532c)は、第1対向部531a(第2対向部532a)のY1方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びるように形成されている。第1無給電素子部531と第2無給電素子部532とは、第3横部531bと第4横部532bとにより互いに接続されている。なお、第5横部531cおよび第6横部532cは、共に、本発明の「横部」の一例である。
The
延伸部533は、第1延伸部533aおよび第2延伸部533bを含む。第1延伸部533a(第2延伸部533b)は、第1無給電素子部531の第5横部531c(第2無給電素子部532の第6横部532c)のX2方向側(X1方向側)の端部に接続され、基板14の表面14aに対して垂直方向(基板14の厚み方向(Z2方向))に延びるように配置されている。背面配置部534は、基板14の背面14bに配置されている。背面配置部534は、第1延伸部533a(第2延伸部533b)に接続されてX1方向(X2方向)に延びる第7横部534a(第8横部534b)と、第7横部534a(第8横部534b)のX1方向側(X2方向側)の端部に接続されてY2方向に延びる第1縦部534c(第2縦部534d)と、第1縦部534c(第2縦部534d)のY2方向側の端部に接続されてX2方向(X1方向)に延びる第9横部534e(第10横部534f)とを含む。また、無給電素子53は、マルチアンテナ装置50が対応する2.6GHzの波長の略1/2の電気長を有している。
The extending
また、第3実施形態では、無給電素子53の第1無給電素子部531の第1対向部531aおよび第3横部531bと、背面配置部534の第1縦部534cおよび第9横部534eとは、平面的に見て重ならないように配置されている。また、第2無給電素子部532の第2対向部532aおよび第4横部532bと、背面配置部534の第2縦部534dおよび第10横部534fとは、平面的に見て重ならないように配置されている。
In the third embodiment, the first opposing
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining configuration of the third embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
上記のように、第3実施形態の構成においても、上記第1実施形態と同様に、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。また、マルチアンテナ装置50をより小型化することができる。
As described above, in the configuration of the third embodiment, as in the first embodiment, the mutual coupling between the antenna elements can be reduced while suppressing a reduction in the degree of freedom of wiring pattern design. . In addition, the
さらに、第3実施形態では、上記のように、無給電素子53の第1延伸部533aおよび第2延伸部533bを、第1無給電素子部531および第2無給電素子部532の接地部15に遠い側(Y1方向側)の端部にそれぞれ接続されるように配置しても、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。
Furthermore, in the third embodiment, as described above, the first extending
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
次に、上記した第3実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。このシミュレーションでは、図15および図16に示した第3実施形態に対応するマルチアンテナ装置50と、図6および図7に示した第1比較例によるマルチアンテナ装置20および図9および図10に示した第2比較例によるマルチアンテナ装置30とを比較した。
Next, the result of simulation performed to confirm the effect of the third embodiment described above will be described. In this simulation, the
図15および図16に示すように、第3実施形態に対応するマルチアンテナ装置50では、第1給電点接続部51aおよび第2給電点接続部52aの離間距離D51が12mmになるように第1アンテナ素子51および第2アンテナ素子52を配置した。また、第1給電点接続部51a(第2給電点接続部52a)と第1対向部531a(第2対向部532a)との離間距離D52が2mmになるように無給電素子53を配置した。延伸部533(第1延伸部533aおよび第2延伸部533b)は、基板14の厚みと略等しい1mmの長さを有する。また、マルチアンテナ装置50の第1アンテナ素子51、第2アンテナ素子52および無給電素子53は、X方向が28mm、Y方向が10mmの矩形領域内に配置されている。
As shown in FIG. 15 and FIG. 16, in the
次に、図17、図8および図11を参照して、第3実施形態に対応するマルチアンテナ装置50、第1比較例によるマルチアンテナ装置20および第2比較例によるマルチアンテナ装置30のSパラメータの特性について説明する。なお、図17、図8および図11では、横軸に周波数をとり、縦軸にS11およびS21の大きさ(単位:dB)をとっている。
Next, referring to FIGS. 17, 8, and 11, the S parameter of the
まず、第3実施形態に対応するマルチアンテナ装置50では、図17に示すように、マルチアンテナ装置50が対応する2.6GHzにおいて、S11が約−16dBであり、S21が約−22dBであった。これに対して、上記のように、第1比較例によるマルチアンテナ装置20では、図8に示すように、2.5GHzにおいて、S11が約−13dBであり、S21が約−9.6dBであった。第2比較例によるマルチアンテナ装置30では、図11に示すように、2.5GHzにおいて、S11が約−16dBであり、S21が約−23dBであった。
First, in the
この結果、第1比較例によるマルチアンテナ装置20よりも第3実施形態に対応するマルチアンテナ装置50の方が、2つのアンテナ素子間の相互結合の大きさを意味するS21の値が小さいので、非接地の無給電素子53を設けることによってアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。
As a result, the
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、第3実施形態に対応するマルチアンテナ装置50では、第1アンテナ素子51および第2アンテナ素子52において、他方のアンテナ素子を流れる電流に起因する直接的な結合と無給電素子53を流れる電流に起因する間接的な結合とが生じることによって、アンテナ素子間の相互結合が小さくなると考えられる。
This is considered to be due to the following reasons. That is, in the
また、第3実施形態に対応するマルチアンテナ装置50でも、第2比較例によるマルチアンテナ装置30と同様に、2つのアンテナ素子間の相互結合の大きさを意味するS21の値が−10dB以下になった。よって、無給電素子53を、基板14の表面14a、基板14の厚み方向の部分および基板14の背面14bに配置して、マルチアンテナ装置50の配置領域を小さくした場合でもアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。
Also in the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、携帯機器に本発明のマルチアンテナ装置を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、無線LANや広帯域通信等、MIMOシステムを搭載する携帯機器以外の通信機器に本発明のマルチアンテナ装置を適用してもよい。 For example, in the first to third embodiments, the example in which the multi-antenna apparatus of the present invention is applied to a mobile device has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, the multi-antenna device of the present invention may be applied to communication devices other than portable devices equipped with a MIMO system, such as wireless LAN and broadband communication.
また、上記第1〜第3実施形態では、延在部は、第1無給電素子部および第2無給電素子部にそれぞれ接続される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、延伸部は、第1無給電素子部または第2無給電素子部の少なくとも一方に接続されている構成であれば、第1無給電素子部および第2無給電素子部の両方に接続されていなくてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the extension part showed the example of the structure connected to the 1st parasitic element part and the 2nd parasitic element part , respectively, this invention is limited to this. Absent. In the present invention, the stretching unit, with the configuration that is connected to at least one of the first passive element portion or the second passive element portion, both the first passive element portion and the second passive element section It does not have to be connected.
また、上記第1〜第3実施形態では、第1の面の一例として基板の表面、第2の面の一例として基板の背面を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、基板を多層に構成し、第1の面または第2の面のうち一方を多層の基板の内部の面としてもよいし、第1の面および第2の面の両方を多層の基板の内部の面としてもよい。 In the first to third embodiments, the surface of the substrate is shown as an example of the first surface, and the back surface of the substrate is shown as an example of the second surface. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, the substrate may be configured as a multilayer, and one of the first surface and the second surface may be an internal surface of the multilayer substrate, or both the first surface and the second surface may be used. It is good also as a surface inside a multilayer substrate.
また、上記第1〜第3実施形態では、第1アンテナ素子と第1対向部とが同一面内に配置されており、第2アンテナ素子と第2対向部とが同一面内に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1アンテナ素子と第1対向部とが対向して配置されており、第2アンテナ素子と第2対向部とが対向して配置されていれば、それぞれ、同一面内に配置されていなくてもよい。 In the first to third embodiments, the first antenna element and the first facing portion are disposed in the same plane, and the second antenna element and the second facing portion are disposed in the same plane. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, if the first antenna element and the first facing portion are disposed to face each other, and the second antenna element and the second facing portion are disposed to face each other, each is disposed in the same plane. It does not have to be.
また、上記第1〜第3実施形態では、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子とが同一面内に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子とが異なる面に配置されていてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the 1st antenna element and the 2nd antenna element were shown in the same plane, the present invention is not limited to this. In the present invention, the first antenna element and the second antenna element may be arranged on different surfaces.
また、上記第1〜第3実施形態では、第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、第1給電点および第2給電点とが異なる面に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、第1給電点および第2給電点とが同一面内に配置されていてもよい。 In the first to third embodiments, the first antenna element and the second antenna element, and the first feeding point and the second feeding point are arranged on different surfaces. It is not limited to this. In the present invention, the first antenna element and the second antenna element, and the first feeding point and the second feeding point may be arranged in the same plane.
また、上記第1〜第3実施形態では、給電点とアンテナ素子の間にインピーダンス整合を図るための整合回路を設けない構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、給電点とアンテナ素子の間に高周波電力の所定の周波数においてインピーダンス整合を図りながらアンテナ素子間の相互結合を抑制するための整合回路を設けてもよい。たとえば、図18および図19に示すように、マルチアンテナ装置60の第1給電点16(第2給電点17)と第1アンテナ素子11(第2アンテナ素子12)との間に第1整合回路18(第2整合回路19)を設ける構成にしてもよい。これにより、所定の周波数において、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるとともにインピーダンス整合が図られるので、アンテナ素子を介して伝達されるエネルギーの伝達損失をより軽減させることができる。なお、第1整合回路18(第2整合回路19)は、たとえば、図20に示すようなインダクタ(コイル)およびキャパシタ(コンデンサ)により構成されたπ型回路(πマッチ)や、図21に示すようなインダクタおよびキャパシタにより構成されたT型回路(Tマッチ)、図22に示すようなインダクタおよびキャパシタにより構成されたL型回路(Lマッチ)などにより構成してもよい。また、π型回路やT型回路、L型回路などは、インダクタまたはキャパシタの一方のみにより構成してもよいし、インダクタおよびキャパシタの両方により構成してもよい。
Moreover, although the said 1st-3rd embodiment showed the example of the structure which does not provide the matching circuit for aiming at impedance matching between a feeding point and an antenna element, this invention is not limited to this. In the present invention, a matching circuit for suppressing mutual coupling between the antenna elements may be provided between the feeding point and the antenna element while impedance matching is performed at a predetermined frequency of the high-frequency power. For example, as shown in FIGS. 18 and 19, the first matching circuit is provided between the first feeding point 16 (second feeding point 17) and the first antenna element 11 (second antenna element 12) of the
また、上記第1〜第3実施形態では、マルチアンテナ装置の一例として、MIMO通信用のマルチアンテナ装置を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、ダイバシティなどMIMO以外の形式に対応するマルチアンテナ装置であってもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the multi-antenna apparatus for MIMO communication was shown as an example of a multi-antenna apparatus, this invention is not limited to this. In the present invention, for example, a multi-antenna apparatus corresponding to a format other than MIMO such as diversity may be used.
また、上記第1〜第3実施形態では、第1アンテナ素子(第2アンテナ素子)の一例として、モノポールアンテナからなる第1アンテナ素子(第2アンテナ素子)を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ダイポールアンテナなどモノポールアンテナ以外の第1アンテナ素子(第2アンテナ素子)であってもよい。たとえば、図23に示すように、ダイポールアンテナからなる第1アンテナ素子(第2アンテナ素子)の場合には、第1アンテナ素子(第2アンテナ素子)の給電点よりもY1方向側の部分に対応するように、延伸部を含む非接地の無給電素子を設けてもよい。また、図24に示すように、ダイポールアンテナからなる第1アンテナ素子(第2アンテナ素子)の給電点よりもY1方向側の部分およびY2方向側の部分の両方に対応するように、延伸部を含む非接地の無給電素子を設けてもよい。 In the first to third embodiments, the first antenna element (second antenna element) formed of a monopole antenna is shown as an example of the first antenna element (second antenna element). Not limited to. In the present invention, a first antenna element (second antenna element) other than a monopole antenna such as a dipole antenna may be used. For example, as shown in FIG. 23, in the case of the first antenna element (second antenna element) made of a dipole antenna, it corresponds to the portion on the Y1 direction side from the feeding point of the first antenna element (second antenna element). As described above, an ungrounded parasitic element including an extending portion may be provided. Further, as shown in FIG. 24, the extending portions are formed so as to correspond to both the portion on the Y1 direction side and the portion on the Y2 direction side from the feeding point of the first antenna element (second antenna element) made of a dipole antenna. An ungrounded parasitic element may be provided.
また、上記第1〜第3実施形態では、無給電素子を同一平面内において複数の位置で屈曲した形状に形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、無給電素子を同一平面内において複数の位置で湾曲した形状に形成する構成であってもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example of the structure which forms a parasitic element in the shape bent in several positions within the same plane was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the parasitic element may be formed in a curved shape at a plurality of positions in the same plane.
また、上記第1〜第3実施形態では、延伸部は、第1の面としての基板の表面に対して垂直方向に延びるように形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、延伸部は、第1の面に対して交差する方向に延びるように形成されていれば、第1の面に対して垂直方向に延びるように形成されていなくてもよい。たとえば、図25に示すように、延伸部は、第1の面に対して直角以外の所定の角度の方向に延びるように形成されていてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the extending | stretching part showed the example formed so that it might extend in the orthogonal | vertical direction with respect to the surface of the board | substrate as a 1st surface, this invention is limited to this. Absent. In the present invention, the extending portion may not be formed so as to extend in a direction perpendicular to the first surface as long as it extends in a direction intersecting the first surface. For example, as shown in FIG. 25, the extending portion may be formed to extend in a direction of a predetermined angle other than a right angle with respect to the first surface.
また、上記第1〜第3実施形態では、第1の面としての基板の表面に、第1無給電素子部および第2無給電素子部の両方が配置されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1の面に第1無給電素子部が配置されている構成であればよい。たとえば、図26に示すように、第1の面に第2無給電素子部が配置されていなくてもよい。 Moreover, although the said 1st-3rd embodiment showed the example of the structure by which both the 1st parasitic element part and the 2nd parasitic element part are arrange | positioned on the surface of the board | substrate as a 1st surface. The present invention is not limited to this. In this invention, what is necessary is just the structure by which the 1st parasitic element part is arrange | positioned at the 1st surface. For example, as shown in FIG. 26, the second parasitic element portion does not have to be disposed on the first surface.
また、上記第1〜第3実施形態では、基板は、第1無給電素子部および第2無給電素子部が配置される第1の面としての基板の表面と、背面配置部が配置される第2の面としての基板の背面との両方を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、基板は、第1無給電素子部が配置される第1の面を有していれば、背面配置部が配置される第2の面を有していなくてもよい。たとえば、図27に示すように、第1の面を有する基板とは異なる基板に背面配置部が配置される第2の面を設けてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, as for the board | substrate, the surface of a board | substrate as a 1st surface where a 1st parasitic element part and a 2nd parasitic element part are arrange | positioned , and a back surface arrangement | positioning part are arrange | positioned. Although the example of the structure which has both the back surface of the board | substrate as a 2nd surface was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, as long as the substrate has the first surface on which the first parasitic element portion is disposed, the substrate may not have the second surface on which the rear surface disposed portion is disposed. For example, as shown in FIG. 27, a second surface on which the rear surface arrangement portion is disposed may be provided on a substrate different from the substrate having the first surface.
10、40、50、60 マルチアンテナ装置
11、41、51 第1アンテナ素子
12、42、52 第2アンテナ素子
13、43、53 無給電素子
14 基板
14a 表面(第1の面)
14b 背面(第2の面)
16 第1給電点
17 第2給電点
18 第1整合回路
19 第2整合回路
100 携帯機器(通信機器)
131、431、531 第1無給電素子部
131a、431a、531a 第1対向部
131c、431c、531c 第5横部(横部)
132、432、532 第2無給電素子部
132a、432a、532a 第2対向部
132c、432c、532c 第6横部(横部)
133、433、533 延伸部
133a、433a、533a 第1延伸部
133b、433b、533b 第2延伸部
10, 40, 50, 60
14b Rear surface (second surface)
16
131, 431, 531 1st
131c, 431c, 531c Fifth horizontal part (horizontal part)
132, 432, 532 Second
132c, 432c, 532c 6th horizontal part (horizontal part)
133, 433, 533
Claims (12)
前記基板の前記第1の面に配置される第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、
前記基板の前記第1の面かつ前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子との間に配置され、電気的に接地されていない非接地でかつ電力の供給を受けない無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記基板の前記第1の面に配置される第1無給電素子部と、前記第1無給電素子部に接続され、前記第1の面に対して交差する方向に延びるとともに、前記第2の面に延びる延在部とを含む、マルチアンテナ装置。 A substrate comprising a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A first antenna element and a second antenna element disposed on the first surface of the substrate ;
A parasitic element that is disposed between the first surface of the substrate and between the first antenna element and the second antenna element, is not electrically grounded , and is not grounded and does not receive power. ,
Said parasitic element has a first passive element portion disposed on the first surface of the substrate, connected to the first passive element portion extends in a direction intersecting the first surface And a multi-antenna device including an extending portion extending on the second surface .
前記第1無給電素子部は、前記第1アンテナ素子に対向して配置される第1対向部を含み、
前記第2無給電素子部は、前記第2アンテナ素子に対向して配置される第2対向部を含む、請求項1に記載のマルチアンテナ装置。 The parasitic element further includes a second parasitic element part ,
The first parasitic element portion includes a first facing portion disposed to face the first antenna element,
The multi-antenna apparatus according to claim 1, wherein the second parasitic element portion includes a second facing portion that is disposed to face the second antenna element.
前記第1アンテナ素子と前記第1給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図るための第1整合回路と、
前記第2アンテナ素子と前記第2給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図るための第2整合回路とをさらに備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載のマルチアンテナ装置。 A first feeding point that supplies high-frequency power to the first antenna element; and a second feeding point that supplies high-frequency power to the second antenna element;
A first matching circuit disposed between the first antenna element and the first feeding point for impedance matching at a predetermined frequency of high-frequency power;
Disposed between the second feeding point and the second antenna element, at a predetermined frequency of the high frequency power, further comprising a second matching circuit for achieving impedance matching, any of claims 1-7 1 The multi-antenna device according to item.
前記マルチアンテナ装置は、
第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを備える基板と、
前記基板の前記第1の面に配置される第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、
前記基板の前記第1の面かつ前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子との間に配置され、電気的に接地されていない非接地でかつ電力の供給を受けない無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記基板の前記第1の面に配置される第1無給電素子部と、前記第1無給電素子部に接続され、前記第1の面に対して交差する方向に延びるとともに、前記第2の面に延びる延在部とを含む、通信機器。 A communication device including a multi-antenna device,
The multi-antenna device is
A substrate comprising a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A first antenna element and a second antenna element disposed on the first surface of the substrate ;
A parasitic element that is disposed between the first surface of the substrate and between the first antenna element and the second antenna element, is not electrically grounded , and is not grounded and does not receive power. ,
It said parasitic element has a first passive element portion disposed on the first surface of the substrate, connected to the first passive element portion extends in a direction intersecting the first surface And a communication device including an extending portion extending on the second surface .
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