JP2011109190A - アンテナ装置及び携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナ素子間のアイソレーションを確保し且つアンテナ素子の配置効率を向上させるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１０は、導電性基板１１と、導電性基板１１上に給電点２０を有し、給電点２０から導電性基板１１と同じ平面内に存在する底面を有する直方体の稜に沿って延在し、少なくとも直方体１３の頂面を区画する稜に沿って延在する第１のアンテナ素子１２と、導電性基板１１上に給電点２０を有し、給電点２０から、外縁部を除く直方体１３の底面、及び、直方体１３の内部領域の少なくとも一方に延在する第２のアンテナ素子１４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置及び携帯端末装置に関し、更に詳しくは、２つ以上のアンテナ素子を有するアンテナ装置、及び、そのようなアンテナ装置を備える携帯端末装置に関する。

近年、無線機能を有する携帯端末装置の小型化、薄型化等が顕著となっている。また、通信機能の増加により、アンテナ素子の数も増加傾向にある。アンテナ素子数の増加に伴い、携帯端末装置のアンテナ装置の設計において、限られた領域により多くのアンテナ素子を配置する必要が生じている。

２つ以上のアンテナ素子を有する携帯端末装置で、1つのアンテナ素子が占有する領域又はその近傍に、更に1つ以上のアンテナ素子を配置する構造が提案されている。特許文献１は、このようなアンテナ装置におけるアンテナ素子の配置を提案している。特許文献１では、平板状の接地導体にそれぞれ接続される第１及び第２アンテナ素子を有し、双方のアンテナ素子が、接地導体と同じ平面内にこれと隣接して配置される。第１のアンテナ素子は、平面視でコの字形状に形成され、第２のアンテナ素子はコの字の内側に配置される矩形状を有する。この構造により、限られたスペースにも、双方のアンテナ素子間で干渉が少ない、アンテナ装置の配置が可能となる。

特許文献２には、ダイポールアンテナとモノポールアンテナとを近接して配置したアンテナ装置が記載されている。ダイポールアンテナは、接地板と平行な面内にループ状に形成され、モノポールアンテナは、接地板からこれと直交する方向に延びる線状のアンテナとして形成される。本特許文献では、双方のアンテナ素子を直交させることで、アイソレーションを図っている。

特許文献３には、平板状の接地導体上に平板状の誘電体基板を配置し、その上に低周波用のループ状アンテナと、その内側に配置される高周波用の矩形状アンテナとを形成する旨が記載されている。高周波用の矩形状アンテナ素子の給電点を、その矩形状アンテナの中心部分に配置する。高周波用のアンテナ素子の給電点をその中心部にしたことにより、双方のアンテナ素子間でアイソレーションが低下する旨が記載されている。

特開２００５−３４１３１３号公報 特開２００５−３４７９５８号公報 特開２００７−２６７０８８号公報

特許文献１〜３に記載されたアンテナ素子の配置は、何れも、２つ以上のアンテナ素子を配置する際に、その専有面積を最小限に抑えつつ、アンテナ素子間のアイソレーションを図ることを目的としている。しかし、このアイソレーションの観点から見ると、上記特許文献１〜３に記載のアンテナ配置では、まだ不十分な点がある。

本発明は、上記に鑑み、２つ以上のアンテナ素子を有するアンテナ装置におけるアンテナ素子の配置を改良し、アンテナ装置の専有面積を増加させることなく、アンテナ素子間のアイソレーションを改善可能なアンテナ装置、及び、そのようなアンテナ装置を有する携帯端末装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の態様において、導電性基板と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から前記導電性基板と同じ平面内に存在する底面を有する直方体の稜に沿って延在し、少なくとも前記直方体の頂面を区画する稜に沿って延在する第１のアンテナ素子と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から、外縁部を除く前記直方体の底面、及び、前記直方体の内部領域の少なくとも一方に延在する第２のアンテナ素子とを有するアンテナ装置を提供する。

本発明は、第２の態様において、導電性基板と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から前記導電性基板と同じ平面内に存在する底面を有する直方体の内部領域及び前記底面を除く領域に沿って延在し、少なくとも前記直方体の頂面では該頂面を区画する稜に沿って延在する第１のアンテナ素子と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から、外縁部を除く前記直方体の底面、及び、前記直方体の内部領域の少なくとも一方に延在する第２のアンテナ素子とを有し、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とが、前記給電点から延在する部分では、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れから見ても延在方向が重なり合わないアンテナ装置を提供する。

更に、本発明は、上記アンテナ装置を有する携帯端末装置を提供する。

本発明のアンテナ装置及び携帯端末装置では、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子の双方のアンテナ素子間のアイソレーションが改善される。

（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図及び平面図。 ２つのアンテナ素子間のアイソレーションを、素子間の重なりの有無で比較して例示するグラフ。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図１に示したアンテナ素子の具体的な形状及び接続を模式的に例示する線図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図１のアンテナ装置の変形例を示す斜視図。 図１のアンテナ装置の変形例を示す斜視図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の第１のアンテナ素子の接続を示す接続図、及び、第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２の実施形態のアンテナ装置の変形例を、図６（ａ）及び（ｂ）と同様に示す接続図、及び、斜視図。

本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の概要を説明する。本発明の第１の態様のアンテナ装置は、その最小構成において、導電性基板と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から前記導電性基板と同じ平面内に存在する底面を有する直方体の稜に沿って延在し、少なくとも前記直方体の頂面を区画する稜に沿って延在する第１のアンテナ素子と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から、外縁部を除く前記直方体の底面、及び、前記直方体の内部領域の少なくとも一方に延在する第２のアンテナ素子とを有する。

本発明の第１の態様のアンテナ装置は、第１のアンテナ素子を直方体の稜に沿って延在させ、第２のアンテナ素子を直方体の内部領域又は直方体の外縁部を除く底面の何れか又は双方に配置するので、第２のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子によって区画される直方体の底面部分又は直方体の内部領域に配置できる。このため、双方のアンテナ素子の効率的な配置が可能になる。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れで見ても、双方のアンテナ素子には延在方向の重なりがないので、双方のアンテナ素子間のアイソレーションが改善できる。

本発明の第２の態様のアンテナ装置は、導電性基板と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から前記導電性基板と同じ平面内に存在する底面を有する直方体の内部領域及び前記底面を除く領域に沿って延在し、少なくとも前記直方体の頂面では該頂面を区画する稜に沿って延在する第１のアンテナ素子と、前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から、外縁部を除く前記直方体の底面、及び、前記直方体の内部領域の少なくとも一方に延在する第２のアンテナ素子とを有し、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とが、前記給電点から延在する部分では、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れから見ても延在方向が重なり合わない。

本発明の第２の態様のアンテナ装置では、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とを直方体の内部領域及び底面を含む領域とその他の領域とに区分し、且つ、双方のアンテナ素子間でＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れから見ても重なり合う延在部分を除いたことにより、アンテナ装置の全体の占有領域を増加させることなく、双方のアンテナ素子間のアイソレーションを改善できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、同図（ａ）は斜視図を、同図（ｂ）はＺ方向に見た平面図を示している。本実施形態のアンテナ装置１０は、例えば複数の周波数を使用する無線通信部を有する携帯端末装置に提供される。

図１のアンテナ装置１０は、接地された導電性基板１１と、第１のアンテナ素子１２と、第２のアンテナ素子１４とを含んで示されている。第１のアンテナ素子１２は、導電性基板１１と同一平面内にある底面を有する直方体１３の稜に沿って延在している。第１のアンテナ素子１２は、導電性基板１１からの給電点２０から、直方体の底面と直交する１つの稜に沿って延在する第１部分と、第１部分から延び、直方体の頂面を区画する１つの稜に沿って延在する第２部分と、第２部分から延び、頂面を区画する他の１つの稜に沿って延在する第３部分とを含む。第２のアンテナ素子１４は、自身への給電点２０から、導電性基板１１と反対方向に延びる第１部分と、第１部分から９０°方向に延びる第２部分とを含むＬ字形状に形成される。

第１のアンテナ素子１２は、携帯端末装置内で、例えば電話回線の通話に利用され、第２のアンテナ素子１４は、無線ＬＡＮ用に使用される。第１のアンテナ素子１２は、例えば２ＧＨｚ帯のシングルバンドで動作し、第２のアンテナ素子は、例えば２．４ＧＨｚ帯のシングルバンドで動作する。具体的な寸法として、例えば、第１のアンテナ素子１２の占有領域は、Ｘ方向に８．５ｍｍ、Ｙ方向に１５ｍｍ、Ｚ方向に７．５ｍｍの幅を有する。また、第２のアンテナ素子１４の占有領域は、Ｘ方向に３．５ｍｍ、Ｙ方向に１３ｍｍ、Ｚ方向に０ｍｍの幅を有する。第１のアンテナ素子１２の素子長は、周波数２ＧＨｚにおいて約０．２３波長であり、第２のアンテナ素子１４の素子長は、周波数２．４ＧＨｚにおいて約０．２２波長である。

上記構成により、第２アンテナ素子１４は、実質的に、第１のアンテナ素子１２が区画する直方体１３の内部領域内に配置される。つまり、本実施形態のアンテナ装置１０では、第２のアンテナ素子１４は、第１のアンテナ素子１２の占有領域内に配置される。このため、アンテナ装置１０の配置効率が向上する。また、第１のアンテナ素子１２と第２のアンテナ素子１４とは、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れの方向から見ても、重なり合う部分を持たない。このため、双方のアンテナ素子間での結合が弱まり、アイソレーションが向上する。

図２は、シミュレーションで得られた、２つのアンテナ素子間の２．４ＧＨｚ帯でのアイソレーションを例示するグラフである。同図では、実線により、本実施形態が採用する、双方のアンテナ素子間でＸＹＺ方向に見て重なりがない場合のアイソレーションを示し、破線により、双方のアンテナ素子に重なりがある場合の１例のアイソレーションを示している。同図から理解できるように、アンテナ素子間の重なりを除くことにより、少なくとも約２ｄＢのアイソレーション改善が実現できる。このアイソレーション改善は、第１のアンテナ素子１２及び第２のアンテナ素子１４が動作する周波数帯のうち、少なくとも一方の周波数帯で実現できる。

図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図１に示したアンテナ素子の具体的な形状及び接続を模式的に示している。同図（ａ）は、直線形状のアンテナ素子１５を、同図（ｂ）は、メアンダ形状のアンテナ素子１６を、同図（ｃ）は、ヘリカル形状１７のアンテナ素子を、それぞれ示している。第１及び第２のアンテナ素子はそれぞれ、これらの形状を有することが出来る。なお、これら図３（ａ）〜（ｃ）に示した形状は、線状又は帯状などの形態をとってもよい。

本実施形態では、図１に示すように、第１のアンテナ素子１２の全てが前記の通り直方体１３の稜に沿って延在している。また、第２のアンテナ素子１４は、直方体１３の底面に沿って延在している。このため、双方のアンテナ素子間ではＸＹＺ方向の何れの方向にも重なりはなく、アンテナ素子間のアイソレーションが改善される。なお、メアンダ形状を持つ第２のアンテナ素子１４の蛇行方向は、直方体１３の底面内であっても、底面と直交方向であってもよい。このように、双方のアンテナ素子１２、１４は、例えば図３に示した形状の何れかを採用し、且つ、その全長が所望の周波数で動作するように決定される。

図４は、上記実施形態のアンテナ装置１０の変形例を示す。詳しくは、図４に示したアンテナ装置１０Ａ〜１０Ｃは、第１のアンテナ素子１２及び第２のアンテナ素子１４の何れか又は双方が、マルチバンド対応のアンテナ素子である場合の構造を例示している。同図（ａ）のアンテナ装置１０Ａは、第２のアンテナ素子１４がマルチバンド対応で、第１のアンテナ素子１２がシングルバンド対応である例を示す。同図（ｂ）のアンテナ装置１０Ｂは、第１のアンテナ素子１２がマルチバンド対応で、第２のアンテナ素子１４がシングルバンド対応である例を示す。同図（ｃ）のアンテナ装置１０Ｃは、双方のアンテナ素子１２、１４がマルチバンド対応である例を示している。第１及び第２のアンテナ素子の何れか又は双方がマルチバンド対応のアンテナ素子であっても、上記実施形態と同様な効果が得られる。

図５は、図１の実施形態のアンテナ装置１０の変形例を示す。図５のアンテナ装置１０Ｄは、１つの第１のアンテナ素子１２に囲まれた領域内に、２つの第２のアンテナ素子１４が配置される。第２のアンテナ素子１４が２つ以上あっても上記実施形態と同様な効果が得られる。

図６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置における第１のアンテナ素子の接続を示す図、及び、第２のアンテナ素子の配置を示す斜視図である。本実施形態のアンテナ装置１０Ｅでは、第１のアンテナ装置１２Ａが逆Ｆ形状を有する。第１のアンテナ素子１２Ａは、給電点２０から直方体１３の陵に沿って延びる第１部分１８と、第１部分１８の給電点２０から立ち上がる陵の部分から、直方体１３の側面に沿って延び、直方体１３の外部領域を経由してグランドに接続される第２部分２１とを含む。第２のアンテナ素子は、第１の実施形態の第２のアンテナ素子１４と同様な構造を有し、第１の実施形態と同じ符号を付して示した。本実施形態のアンテナ装置１０Ｅは、第１のアンテナ素子が逆Ｆ形状を有する以外は、第１の実施形態のアンテナ装置１０と同様な構成を有する。第１のアンテナ素子１２Ａと第２のアンテナ素子１４とは、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に見て、重なる部分を有しない。このため、双方の素子間のアイソレーションが向上する。

図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２の実施形態のアンテナ装置の変形例のアンテナ装置である。本変形例では、第１のアンテナ素子１２Ｂが、第２の実施形態の第１のアンテナ素子１２Ａにおける第１部分１８と同様な形状を有する第１部分１９と、第１のアンテナ素子の給電点２０から直方体１３の底面を区画する陵の延長線上に延びて、その後にグランドに接続される第２部分２２とを有する。本変形例も第２の実施形態と同様な効果を奏する。

本実施形態では、第１のアンテナ素子１２Ｂが逆Ｆ型アンテナである場合を例示したが、これに代えて、或いはこれに加えて、図１の第２のアンテナ素子１４を逆Ｆ型アンテナとする構成も可能である。図１の第２のアンテナ素子１４を逆Ｆ型アンテナとする場合には、グランド導体を直方体１３の底面上又は内部領域に配置する。この場合には、図１の第２のアンテナ素子１４の給電点２０から直接に、又は、給電点２０から延びる第２のアンテナ素子１４の途中部分から分岐して、そのグランド導体に接続する。ここで、第２のアンテナ素子１４を逆Ｆ型のアンテナとする構成は、第２の実施形態に限らず、第１の実施形態でも採用可能である。

なお、第２の実施形態及びその変形例のアンテナ装置においても、第１及び第２のアンテナ素子のそれぞれは、図３及び図４に示した形状及び構造の採用が可能である。

以上、説明したように、本発明のアンテナ装置では、本発明の前記最小構成に加えて、例えば以下の態様が採用できる。まず、第１のアンテナ素子が、直方体の稜のうち、頂面を区画する１つの稜を含む少なくとも３つの稜に沿って延在することが出来る。また、第１のアンテナ素子が、少なくとも１つの稜に沿って延在する部分で、直線形状、メアンダ形状又はヘリカル形状などの形状を有してもよい。更に、第２のアンテナ素子が、直線形状、Ｌ字形状、メアンダ形状、及び、平板形状などの形状を有してもよい。第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とが、給電点から延在する部分では、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れから見てもその延在方向が重なり合わず、また、これら何れの方向から見ても重なりが全くない構造も採用可能である。更に、第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の少なくとも一方が、マルチバンド対応アンテナであってもよい。

本発明を特別に示し且つ例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は、その実施形態及びその変形に限定されるものではない。当業者に明らかなように、本発明は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ，１０Ｅ、１０Ｆ：アンテナ装置
１１：導電性基板
１２、１２Ａ、１２Ｂ：第１のアンテナ素子
１３：直方体
１４：第２のアンテナ素子
１５：直線形状アンテナ素子
１６：メアンダ形状アンテナ素子
１７：ヘリカル形状アンテナ素子
１８、１９：第１のアンテナ素子の第１部分
２０：給電点
２１、２２：第１のアンテナ素子の第２部分

Claims (12)

1. 導電性基板と、
   前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から前記導電性基板と同じ平面内に存在する底面を有する直方体の稜に沿って延在し、少なくとも前記直方体の頂面を区画する稜に沿って延在する第１のアンテナ素子と、
   前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から、外縁部を除く前記直方体の底面、及び、前記直方体の内部領域の少なくとも一方に延在する第２のアンテナ素子とを有するアンテナ装置。
2. 前記第１のアンテナ素子は、前記直方体の稜のうち、前記頂面を区画する１つの稜を含む少なくとも３つの稜に沿って延在する、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１のアンテナ素子は、前記直方体の底面を区画する稜以外の稜に沿って延在する、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１のアンテナ素子が、少なくとも１つの稜に沿って延在する部分で、直線形状、メアンダ形状、又は、ヘリカル形状を有する、請求項１〜３の何れか一に記載のアンテナ装置。
5. 前記第２のアンテナ素子が、直線形状、Ｌ字形状、メアンダ形状、平板形状、又は、逆Ｆ形状を有する、請求項１〜４の何れか一に記載のアンテナ装置。
6. 前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とが、前記給電点から延在する部分では、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れから見ても延在方向が重なり合わない、請求項１〜５の何れか一に記載のアンテナ装置。
7. 導電性基板と、
   前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から前記導電性基板と同じ平面内に存在する底面を有する直方体の内部領域及び前記底面を除く領域に沿って延在し、少なくとも前記直方体の頂面では該頂面を区画する稜に沿って延在する第１のアンテナ素子と、
   前記導電性基板上に給電点を有し、該給電点から、外縁部を除く前記直方体の底面、及び、前記直方体の内部領域の少なくとも一方に延在する第２のアンテナ素子とを有し、
   前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とが、前記給電点から延在する部分では、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の何れから見ても延在方向が重なり合わないアンテナ装置。
8. 前記第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の少なくとも一方が逆Ｆ型のアンテナ素子である、請求項７に記載のアンテナ装置。
9. 前記第１のアンテナ素子が、前記直方体の少なくとも３つの稜に沿って延在する第１の部分と、該第１の部分から前記直方体の外部のグランドに接続される第２の部分とを含む、請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記第１のアンテナ素子が、前記給電点から前記直方体の少なくとも３つの稜に沿って延在する第１の部分と、前記給電点から前記直方体の内部領域を除く領域を経由してグランドに接続される第２の部分とを含む、請求項９に記載のアンテナ装置。
11. 前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の少なくとも一方が、マルチバンド対応アンテナである、請求項１〜１０の何れか一に記載のアンテナ装置。
12. 請求項１〜１１の何れか一に記載のアンテナ装置を有する携帯端末装置。

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