JP2011182162A

JP2011182162A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2011182162A
Application number: JP2010043988A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yoshida; 崇弘吉田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】高周波側のアンテナ素子と低周波側のアンテナ素子とを備えたマルチバンド用のアンテナ装置において、アンテナ特性を向上させることである。
【解決手段】本発明にかかるアンテナ装置は、給電部４と接続された第１のアンテナ素子１および第２のアンテナ素子２を少なくとも備える。第１および第２のアンテナ素子１、２の各々は互いに異なる長さを有し、第１および第２のアンテナ素子１、２の分岐点１１は給電部４の近傍に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明はアンテナ装置に関し、特に複数の異なる周波数帯の電波を送受信可能なマルチバンド用のアンテナ装置に関する。

近年、複数の異なる周波数帯の電波を送受信可能なマルチバンド技術を用いた携帯電話機等の携帯機器が使用されている。このようなマルチバンド技術を用いた携帯機器では、各周波数帯に対応したアンテナ装置が必要となる。一方、携帯機器の小型化によりアンテナ装置の小型化も要求されている。

特許文献１には、このようなマルチバンド技術を用いた携帯機器に使用されるアンテナ装置に関する技術が開示されている。特許文献１にかかるアンテナ装置は、複数のアンテナ素子を備えており、各アンテナ素子は同一の給電点から分岐している。また、各アンテナ素子の夫々は、各周波数帯に対応した長さを有する。そして、各アンテナ素子は、各アンテナ素子の先端同士の間に所定の間隙が置かれた状態で全体として略ループ状に配置され、先端同士が略直交する状態で対向しない位置に配置されている。このような構成を有することで、各アンテナ素子間の電気的な結合を低減させることが可能となり、各アンテナ素子のアンテナ性能の向上を図ることができる。

また、特許文献２にはパソコン、携帯電話あるいはＰＤＡ等の情報端末機器等の内部に組込むアンテナに関する技術が開示されている。特許文献２にかかるアンテナ装置は、給電点が付与されるエレメント部とアースポイントが付与されるグランド板とが短絡部を介して並行に接続されている。エレメント部は短絡部に接続された高周波側放射エレメントと、高周波側放射エレメントの端部に接続され、互いに逆方向に２分岐する折り返し状の２つの低周波側放射エレメントを形成し、高周波側放射エレメントに給電点を設けている。このような構成を有することで、小型でありながらＷＡＮ帯域及び無線ＬＡＮ帯域の３つの帯域での通信感度に優れた多周波用アンテナを提供することができる。

特開２００７−２１４９６１号公報特開２００７−２０８３６２号公報

上記特許文献１および特許文献２にかかる技術のように、マルチバンドに対応したアンテナ装置は、高周波側のアンテナ素子（放射エレメント）と低周波側のアンテナ素子（放射エレメント）とを備えている。そして、このアンテナ素子を用いて各アンテナ素子に対応した周波数の電波を送受信している。

しかしながら、このように高周波側のアンテナ素子と低周波側のアンテナ素子とを備えるアンテナ装置では、高周波側のアンテナ素子と低周波側のアンテナ素子とが互いに干渉するためアンテナ特性が劣化するという問題がある。

上記課題に鑑み本発明の目的は、高周波側のアンテナ素子と低周波側のアンテナ素子とを備えたマルチバンド用のアンテナ装置においてアンテナ特性を向上させることである。

本発明にかかるアンテナ装置は、給電部と接続された第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子を少なくとも備えたアンテナ装置であって、前記第１および第２のアンテナ素子の各々は互いに異なる長さを有し、当該第１および第２のアンテナ素子の分岐点は前記給電部近傍に設けられている。

本発明により、高周波側のアンテナ素子と低周波側のアンテナ素子とを備えたマルチバンド用のアンテナ装置において、アンテナ特性を向上させることが可能となる。

実施の形態１にかかるアンテナ装置の斜視図である。実施の形態１にかかるアンテナ装置の背面図である。比較例にかかるアンテナ装置の斜視図である。実施の形態１にかかるアンテナ装置の効果を説明するための図である。実施の形態１にかかるアンテナ装置の他の態様を示す斜視図である。実施の形態２にかかるアンテナ装置の斜視図である。実施の形態２にかかるアンテナ装置の上面図である。実施の形態２にかかるアンテナ装置の効果を説明するための図である。実施の形態２にかかるアンテナ装置の他の態様を示す斜視図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態にかかるアンテナ装置の斜視図である。本実施の形態では、例として低周波側が８００ＭＨｚ帯、高周波側が２ＧＨｚ帯のデュアルバンド用のアンテナ装置について説明する。図１に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１と、第２のアンテナ素子２と、接地板３とを備える。第１のアンテナ素子１、第２のアンテナ素子２、および接地板３は、給電部４と電気的に接続されている。給電部４は、第１のアンテナ素子１、第２のアンテナ素子２、および接地板３に対して駆動電力を供給する。

また、第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２は、立体形状の支持基材５の表面（面２１、面２２、面２３）に配置されている。これにより、第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２を立体的に配置することができる。支持基材５には、例えばＡＢＳ系樹脂等の電気的に絶縁性を有する部材を用いることができる。また、第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２は、例えば支持基材５の表面に薄膜状に形成することができる。第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２には、例えば銅とニッケルの合金などの導電性材料を用いることができる。

第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２の各々は互いに異なる長さを有する。第１のアンテナ素子１は高周波側の周波数（第１の周波数）に対応した長さを有する。また、第２のアンテナ素子２は低周波側の周波数（第２の周波数）に対応した長さを有する。例えば、第１のアンテナ素子１の長さは第１の周波数の波長の１／４の長さとすることができる。また、第２のアンテナ素子２の長さは第２の周波数の波長の１／４の長さとすることができる。ここで、各アンテナ素子の長さとは、給電部４と接続される部分から、各アンテナ素子の終端部までの長さであり、各アンテナ素子の共有部（図１のｄ１に相当する部分）を含んでいる。

本実施の形態にかかるアンテナ装置では、第１のアンテナ素子１が２ＧＨｚ近傍（Ｒｘ：２１１０ＭＨｚ〜２１３０ＭＨｚ、Ｔｘ：１９２０ＭＨｚ〜１９４０ＭＨｚ）の電波を、第１のアンテナ素子２が８００ＭＨｚ近傍（Ｒｘ：８４３ＭＨｚ〜８７０ＭＨｚ、Ｔｘ：８９８ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚ）の電波を送受信可能な長さに調整されている。

また、第１および第２のアンテナ素子１、２の分岐点１１は、給電部４の近傍に設けられている。つまり、分岐点１１は給電部４から距離ｄ１隔てて設けられている。ここで、給電部５の近傍（つまり、距離ｄ１）は、高周波側の周波数（第１の周波数）ｆ０の波長をλとした場合、給電部４から０．０２λ以上０．０４λ以下の位置である。本実施の形態にかかるアンテナ装置では、このように第１および第２のアンテナ素子１、２の分岐点１１を給電部４の近傍に設け、第１および第２のアンテナ素子１、２の共有部を短くすることで、高周波側のアンテナ素子である第１のアンテナ素子１からの放射特性を向上させることができ、アンテナ装置のアンテナ特性を向上させることができる。なお、本実施の形態では高周波側の周波数（第１の周波数）ｆ０を設計周波数としている。

また、第２のアンテナ素子２は分岐点１１で分岐された後、点１２において９０°曲げられている。そして、点１２で曲げられた後の第２のアンテナ素子２と、分岐点１１で分岐された後の第１のアンテナ素子１は、支持基材５の面２１において接地板３と垂直な方向に所定の長さ平行に延びている。このとき、第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２は、０．０２λ以上０．０４λ以下の距離ｄ２を隔てて平行に延びている。

第１のアンテナ素子１はその後、支持基材５の面２２を通過し図２に示すように、背面（面２３）において面状のアンテナ素子となり第２のアンテナ素子２と所定の間隔を隔てて対向するように配置される。また、第２のアンテナ素子２はその後、支持基材５の面２２上を支持基材５の長手方向と平行になるように配置される。そして、支持基材５の端部１３において９０°曲げられ、図２に示す背面（面２３）において面状のアンテナ素子となり第１のアンテナ素子１と所定の間隔を隔てて対向するように配置される。このとき、接地板３は周囲長が１．５λとなるように形成されている。

次に本実施の形態にかかるアンテナ装置の効果について説明する。図３は本実施の形態にかかるアンテナ装置の比較例であるアンテナ装置の斜視図である。図３に示すアンテナ装置は、図１に示すアンテナ装置と同様に、第１のアンテナ素子１０１と、第２のアンテナ素子１０２と、接地板１０３とを備える。第１のアンテナ素子１０１、第２のアンテナ素子１０２、および接地板１０３は、給電部１０４と電気的に接続されている。そして、図３に示すアンテナ装置では、第１および第２のアンテナ素子１０１、１０２の分岐点１１１が、給電部１０４から離れた位置、つまり支持基材１０５の上面１２２に設けられている。なお、図３に示すアンテナ装置の背面も図２に示す構成となっている。

図４は、本実施の形態にかかるアンテナ装置の効果を説明するための図であり、図１に示す本実施の形態にかかるアンテナ装置の高周波側のリターンロスと、図３に示す比較例であるアンテナ装置の高周波側のリターンロスの測定結果を示している。ここで、ｆ０は高周波側の周波数（設計周波数）である。図４に示すように図１のアンテナ装置と図３のアンテナ装置のリターンロスを比較すると、分岐点１１を給電部４の近傍に設けた図１のアンテナ装置において、高周波側のリターンロスピークが低周波側にシフトしている。本実施の形態にかかるアンテナ装置では、分岐点１１の位置を給電部４の近傍とすることで各アンテナ素子同士の距離を変化させることができ、各アンテナ素子の電気的特性を調整することができる。

高周波側の第１のアンテナ素子１と低周波側の第２のアンテナ素子２とを備えるマルチバンド用のアンテナ装置では、第１および第２のアンテナ素子１、２が互いに影響し合っている。特に高周波側の第１のアンテナ素子１からみた低周波側の第２のアンテナ素子の電気長は無視できない長さであるため、第１のアンテナ素子１のアンテナ特性の劣化の要因となる。

本実施の形態にかかるアンテナ装置では、第１および第２のアンテナ素子１、２の分岐点１１を給電部４の近傍に設け、第１および第２のアンテナ素子１、２の共有部を短くすることで、高周波側のリターンロスピークを低周波側にシフトさせることができる。これにより、高周波側のアンテナ素子である第１のアンテナ素子１からの放射特性を向上させることができ、アンテナ装置のアンテナ特性を向上させることができる。また、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、このように第１および第２のアンテナ素子１、２を配置することで、限られたスペースにおいてアンテナ素子の特性を効率的に改善することができる。

なお、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、図５に示すように第１のアンテナ素子１、第２のアンテナ素子２、および接地板３を同一平面上に形成してもよい。この場合も、第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２の各々は互いに異なる長さを有する。第１のアンテナ素子１は高周波側の周波数（第１の周波数）に対応した長さを有する。また、第２のアンテナ素子２は低周波側の周波数（第２の周波数）に対応した長さを有する。例えば、第１のアンテナ素子１の長さは第１の周波数の波長の１／４の長さとすることができる。また、第２のアンテナ素子２の長さは第２の周波数の波長の１／４の長さとすることができる。

また、この場合も分岐点１１と給電部４との距離を０．０２λ以上０．０４λ以下の距離ｄ１とする。これにより、高周波側のアンテナ素子である第１のアンテナ素子１からの放射特性を向上させることができる。よって、図１に示すアンテナ装置のように第１のアンテナ素子１、第２のアンテナ素子２、および接地板３を同一平面上に形成した場合であっても、アンテナ特性を向上させることができる。

実施の形態２
次に本発明の実施の形態２にかかるアンテナ装置について説明する。図６は本実施の形態にかかるアンテナ装置の斜視図である。本実施の形態にかかるアンテナ装置は、実施の形態１にかかるアンテナ装置と、第２のアンテナ素子２の形状が異なる。これ以外は実施の形態１にかかるアンテナ装置と同様であるので、重複した説明は省略する。

本実施の形態にかかるアンテナ装置は、第２のアンテナ素子２が分岐点１１で分岐された後、接地板３の一辺１７と近接するように配置されている。つまり、第２のアンテナ素子２が分岐点１１で分岐された後、接地板３の一辺１７と０．０２λ以上０．０４λ以下の距離ｄ３を隔てて互いに平行に延びるように形成されている。そして、第２のアンテナ素子２が支持基材５の端部１６に到達すると９０°曲げられ、面２１、面２２を通過して図２に示す背面（面２３）において面状のアンテナ素子となり第１のアンテナ素子１と所定の間隔を隔てて対向するように配置される。

図７は本実施の形態にかかるアンテナ装置の上面図である。本実施の形態にかかるアンテナ装置では、図７に示すように支持基材５の面２１と接地板３の一辺１７とが距離ｄ４を隔てて配置されている。また、第２のアンテナ素子２は分岐点１１で分岐された後、接地板３の一辺１７と０．０２λ以上０．０４λ以下の距離ｄ３を隔てて互いに平行に延びている。つまり、この場合は距離ｄ３＝（ｄ４^２＋ｄ１^２）^０．５となる。

次に本実施の形態にかかるアンテナ装置の効果について説明する。図８は、本実施の形態にかかるアンテナ装置の効果を説明するための図であり、図６に示す本実施の形態にかかるアンテナ装置の高周波側のリターンロスと、図１に示す実施の形態１にかかるアンテナ装置の高周波側のリターンロスの測定結果を示している。ここで、ｆ０は高周波側の周波数（設計周波数）である。図８に示すように図６のアンテナ装置と図１のアンテナ装置のリターンロスを比較すると、図６のアンテナ装置では、高周波側のリターンロスピークが各ｆ／ｆ０において大きくなっている。つまり、高周波側のリターンロスピークが広帯域となっている。このような特性となる理由は、第２のアンテナ素子２と接地板５との距離を近接させることで、第２のアンテナ素子２と接地板５の結合量が増加し、接地板５の電気長が長くなるからである。接地板５が電気的に長くなることにより、高周波側の素子である第１のアンテナ素子１の放射特性を広帯域とすることができる。

このように本実施の形態にかかるアンテナ装置は、実施の形態１の場合と同様に第１および第２のアンテナ素子１、２の分岐点１１を給電部４の近傍に設け、第１および第２のアンテナ素子１、２の共有部を短くすることで、高周波側のアンテナ素子である第１のアンテナ素子１からの放射特性を向上させることができる。更に、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、図６に示すように分岐後の第２のアンテナ素子２を接地板３の一辺１７と近接するように形成しているので、高周波側のアンテナ素子である第１のアンテナ素子１の放射特性を広帯域とすることができる。よって本実施の形態にかかるアンテナ装置により、高周波側のアンテナ素子と低周波側のアンテナ素子とを備えたマルチバンド用のアンテナ装置において、アンテナ特性を向上させることができる。

なお、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、図９に示すように第１のアンテナ素子１、第２のアンテナ素子２、および接地板３を同一平面上に形成してもよい。この場合も、第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２の各々は互いに異なる長さを有する。第１のアンテナ素子１は高周波側の周波数（第１の周波数）に対応した長さを有する。また、第２のアンテナ素子２は低周波側の周波数（第２の周波数）に対応した長さを有する。例えば、第１のアンテナ素子１の長さは第１の周波数の波長の１／４の長さとすることができる。また、第２のアンテナ素子２の長さは第２の周波数の波長の１／４の長さとすることができる。

また、この場合も分岐点１１と給電部４との距離を０．０２λ以上０．０４λ以下の距離ｄ１とする。これにより、高周波側のアンテナ素子である第１のアンテナ素子１からの放射特性を向上させることができる。更に、分岐後の第２のアンテナ素子２を接地板３の一辺１７と近接するように、つまり０．０２λ以上０．０４λ以下の距離ｄ３を隔てて互いに平行に延びるように形成する。これにより、高周波側のアンテナ素子である第１のアンテナ素子１の放射特性を広帯域とすることができる。よって、図９に示すアンテナ装置のように第１のアンテナ素子１、第２のアンテナ素子２、および接地板３を同一平面上に形成した場合であっても、アンテナ特性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では２つのアンテナ素子を備える場合について説明したが、アンテナ素子の数は送受信する周波数帯の数に応じて増やすことができる。また、上記アンテナ装置の構成は一例であり、複数のアンテナ素子を備えるアンテナ装置において、各アンテナ素子の分岐点を給電部付近に設けた構成であれば、本発明の効果を得ることができる。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１第１のアンテナ素子
２第２のアンテナ素子
３接地板
４給電部
５支持基材
１１分岐点

Claims

給電部と接続された第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子を少なくとも備えたアンテナ装置であって、
前記第１および第２のアンテナ素子の各々は互いに異なる長さを有し、当該第１および第２のアンテナ素子の分岐点は前記給電部近傍に設けられている、アンテナ装置。
前記第１のアンテナ素子は第１の周波数に対応した長さを有し、前記第２のアンテナ素子は前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数に対応した長さを有し、
前記第１の周波数の波長をλとした場合、前記アンテナ素子の分岐点は前記給電部から０．０２λ以上０．０４λ以下の位置に配置されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記分岐点で分岐された後の前記第１のアンテナ素子と前記分岐点で分岐された後の前記第２のアンテナ素子が、０．０２λ以上０．０４λ以下の距離を隔てて所定の長さ互いに平行に延びている、請求項２に記載のアンテナ装置。
前記給電部と接続された接地板を更に有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
前記分岐点で分岐された後の前記第２のアンテナ素子が、前記接地板の一辺と０．０２λ以上０．０４λ以下の距離を隔てて所定の長さ互いに平行に延びている、請求項４に記載のアンテナ装置。
前記第１および第２のアンテナ素子は、絶縁性を有する立体形状の支持基材の表面に薄膜状に形成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
前記第１および第２のアンテナ素子は、同一平面上に形成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
前記第１および第２のアンテナ素子と前記接地板が同一平面上に形成されている、請求項７に記載のアンテナ装置。
前記第１のアンテナ素子の長さは前記第１の周波数の波長の１／４の長さであり、前記第２のアンテナ素子の長さは前記第２の周波数の波長の１／４の長さである、請求項２乃至８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。