JP2012244190A - マルチバンド対応のマルチアンテナ装置および通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することが可能なマルチバンド対応のマルチアンテナ装置を提供する。
【解決手段】このマルチアンテナ装置１０は、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯に対応する第１アンテナ素子１１と、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯に対応する第２アンテナ素子１２と、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、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数の両方で共振する１つの無給電素子１３とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、マルチバンド対応の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バンド対応のマルチアンテナ装置、および、そのようなマルチバンド対応のマルチアンテナ装置を備えた通信機器に関する。

従来、複数のアンテナ素子を備えたマルチバンド対応の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）。

上記特許文献１には、２つのアンテナ素子を備えたマルチバンド対応のＭＩＭＯアンテナ（マルチアンテナ装置）が開示されている。このＭＩＭＯアンテナの各アンテナ素子は、第１放射板と、第２放射板と、第１放射板および第２放射板を互いに電気的に連結可能なＰＩＮダイオードとを含み、ＰＩＮダイオードは、スイッチング制御により、第１放射板および第２放射板を互いに連結する状態、または、第１放射板および第２放射板を互いに分離する状態のいずれかの状態に切り替えられるように構成されている。このように上記特許文献１のＭＩＭＯアンテナは、スイッチング制御により、第１放射板および第２放射板を連結または分離することによって、各アンテナ素子の全長を切り替えて異なるバンド（周波数帯）に対応している。

特開２００８−２９００１号公報

しかしながら、上記特許文献１のマルチバンド対応のＭＩＭＯアンテナ（マルチアンテナ装置）では、スイッチング制御により、各アンテナ素子の全長を切り替えて異なるバンド（周波数帯）に対応可能である一方、アンテナ素子間の相互結合を小さくするためにアンテナ素子間の距離を大きく広げる必要があるので、ＭＩＭＯアンテナ（マルチアンテナ装置）を小型化することができないという問題点がある。

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、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することが可能なマルチバンド対応のマルチアンテナ装置、および、そのようなマルチバンド対応のマルチアンテナ装置を備えた通信機器を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

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、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する１つの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小さくすることができ、その結果、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができることを見い出した。なお、上記構成により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いう効果は、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。

すなわち、この発明の第１の局面によるマルチバンド対応のマルチアンテナ装置は、第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第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、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する１つの無給電素子とを備える。

上記第１の局面によるマルチバンド対応のマルチアンテナ装置では、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する１つの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小さくすることができる。また、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の間の相互結合を小さくすることができるので、その分、アンテナ素子間の距離を小さくすることができ、その結果、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置を小型化することができる。したがって、このマルチバンド対応のマルチアンテナ装置は、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができる。

また、１つの無給電素子を第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振するように構成することによって、第１周波数帯に対応する周波数で共振する無給電素子と、第２周波数帯に対応する周波数で共振する無給電素子とを互いに別個に設ける場合に比べて、無給電素子の配置スペースが大きくなるのを抑制することができる。さらに、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を、共に、第１周波数帯および第２周波数帯に対応するように構成することによって、第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）が第１周波数帯および第２周波数帯の両方に兼用されるので、周波数帯毎に異なるアンテナ素子を設ける場合に比べて、より小さいスペースにアンテナ素子を配置することができる。これらにより、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置をより小型化することができる。

上記第１の局面によるマルチバンド対応のマルチアンテナ装置において、無給電素子は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間において、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の両方に電磁界結合可能な位置に配置されている。なお、本願において、電磁界結合とは、静電結合および磁界結合の両方を含む広い概念である。このように構成すれば、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する無給電素子を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の両方に電磁界結合させ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。

上記第１の局面によるマルチバンド対応のマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子は、非接地である。このように構成すれば、無給電素子を所定の接地面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。

この場合、好ましくは、無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子により第１周波数帯に対応して出力される電波の波長λ１の略１／２の電気長を有する第１経路と、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子により第２周波数帯に対応して出力される電波の波長λ２の略１／２の電気長を有する第２経路とが形成されるように構成されている。このように構成すれば、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方において、非接地の１つの無給電素子を容易に共振させることができる。

上記無給電素子に第１経路と第２経路とが形成される構成において、好ましくは、無給電素子は、本体部と本体部から分岐される分岐部とを含み、第１経路は本体部により構成され、第２経路は本体部の一部と分岐部とにより構成されている。このように構成すれば、無給電素子の本体部が第１経路および第２経路の両方に兼用されるので、第１経路および第２経路をそれぞれ別個の部分により形成する場合に比べて、無給電素子を小型化することができ、その結果、マルチアンテナ装置のさらなる小型化を図ることができる。

上記無給電素子が本体部と分岐部とを含む構成において、好ましくは、分岐部は、本体部の全長の略１／２の位置から分岐しており、無給電素子は、本体部により構成されるとともに波長λ１の略１／２の電気長を有する第１経路と、本体部の第１アンテナ素子側の部分と分岐部とにより構成されるとともに波長λ２の略１／２の電気長を有する第２経路と、本体部の第２アンテナ素子側の部分と分岐部とにより構成されるとともに第２経路と略同じ波長λ２の略１／２の電気長を有する第３経路とが形成されるように構成されている。このように構成すれば、第１経路により、第１周波数帯に対応する周波数において容易に無給電素子を共振させることができるとともに、第１アンテナ素子側の第２経路および第２アンテナ素子側の第３経路により、それぞれ、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子から出力される電波に対して効果的に無給電素子を共振させることができる。

上記分岐部が本体部の全長の略１／２の位置から分岐する構成において、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、高周波電力が供給される第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの給電点どうしを結ぶ直線に垂直でかつ給電点間の中点を通る基準直線に対して、互いに略線対称な形状に形成されており、無給電素子の本体部は、基準直線に対して略線対称な形状に形成されている。このように構成すれば、アンテナ素子および無給電素子の本体部のそれぞれがバランスよく配置されるので、アンテナ素子間の相互結合を小さくしながら利得のばらつきを抑制することができる。

上記本体部が基準直線に対して略線対称な形状に形成された構成において、好ましくは、分岐部は、基準直線に対して略線対称な形状に形成された本体部の全長の略１／２の位置から分岐するとともに、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、分岐部の屈曲または湾曲した形状により、分岐部に必要な長さを容易に確保することができるので、分岐部の配置スペースが広がるのを抑制することができる。また、分岐部を直線状に形成する場合に比べて、無給電素子の共振点の位置を所望の周波数に合わせる調整をし易くすることができる。

上記第１の局面によるマルチバンド対応の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、第２アンテナ素子および無給電素子は、共に、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、アンテナ素子および無給電素子の屈曲または湾曲した形状により、アンテナ素子および無給電素子のそれぞれに必要な長さを容易に確保することができるので、アンテナ素子および無給電素子の配置スペースが広がるのを抑制することができ、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。

上記第１の局面によるマルチバンド対応のマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子は、複数の面に跨って配置されている。このように構成すれば、無給電素子を平面的に見て異なる面に重なるように配置することができるので、平面的に見て、無給電素子をより小さいスペースに配置することができる。これにより、平面的に見て、マルチアンテナ装置を小型化することができる。また、無給電素子を異なる面に配置することができるので、機器内構成の配置の自由度の向上を図ることができる。

上記第１の局面によるマルチバンド対応の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、共に、第１周波数帯および第２周波数帯に加えて、第３周波数帯に対応しており、無給電素子は、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数に加えて、第３周波数帯に対応する周波数でも共振するように構成されている。このように構成すれば、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することが可能なトリプルバンドに対応したマルチアンテナ装置を得ることができる。

上記第１の局面によるマルチバンド対応のマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１アンテナ素子側および第２アンテナ素子側のそれぞれにおいて、アンテナ素子と高周波電力が供給される給電点との間に配置され、高周波電力の第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数において、インピーダンス整合を図るための整合回路をさらに備える。このように構成すれば、整合回路により、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数においてインピーダンス整合を図ることができるので、マルチアンテナ装置の小型化を図りながらアンテナ素子を介して伝達されるエネルギの伝達損失を軽減することができる。

上記第１の局面によるマルチバンド対応の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、ダイポールアンテナに比べて小型のモノポールアンテナを用いたマルチバンド対応のマルチアンテナ装置を小型化することができる。

この発明の第２の局面によるマルチバンド対応の通信機器は、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置を備える通信機器であって、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置は、第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第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、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する１つの無給電素子とを含む。

この発明の第２の局面によるマルチバンド対応の通信機器では、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、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する１つの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小さくすることができる。また、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の間の相互結合を小さくすることができるので、その分、アンテナ素子間の距離を小さくすることができ、その結果、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置を小型化することができる。これにより、そのようなマルチバンド対応のマルチアンテナ装置を備えた通信機器自体の小型化も図ることができる。したがって、この通信機器は、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができる。特に、携帯電話のように小型化が望まれる通信機器において本発明はより有効である。

本発明の第１および第２実施形態による携帯電話機の全体構成を示した平面図である。 本発明の第１実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置の基板の表側を示した平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例を説明するためのマルチアンテナ装置の基板の裏側を示した平面図である。 本発明の第１実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置に用いられるπ型の整合回路を示した概略図である。 比較例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。 比較例によるマルチアンテナ装置のシミュレーションにおけるＳパラメータの特性を示した図である。 本発明の第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置のシミュレーションにおけるＳパラメータの特性を示した図である。 本発明の第２実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置を示した平面図である。 本発明の第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置のシミュレーションにおけるＳパラメータの特性を示した図である。 本発明の第１および第２実施形態の第１変形例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。 本発明の第１および第２実施形態の第２変形例によるマルチアンテナ装置の無給電素子を示した平面図である。 本発明の第１および第２実施形態の第３変形例によるマルチアンテナ装置の無給電素子を示した平面図である。 本発明の第１および第２実施形態の第４変形例によるマルチアンテナ装置の無給電素子を示した平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に用いられるＴ型の整合回路の概略図である。 本発明の第１実施形態の変形例に用いられるＬ型の整合回路の概略図である。 本発明の第１および第２実施形態の第５変形例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。 本発明の第１および第２実施形態の第６変形例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による携帯電話機１００の構成について説明する。なお、第１実施形態では、本発明のマルチアンテナ装置１０を、通信機器としての携帯電話機１００に適用した例について説明する。

本発明の第１実施形態による携帯電話機１００は、図１に示すように、表示画面部１と操作部２とを備えている。また、携帯電話機１００の筐体内部には、通信部３とマルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０とが設けられている。

表示画面部１は、液晶ディスプレイからなり、画像を表示可能に構成されている。操作部２は、複数のボタンからなり、ユーザの操作を受付可能に構成されている。通信部３は、マルチアンテナ装置１０により送受信される電波を用いて通信を行うように構成されている。

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。また、マルチアンテナ装置１０は、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯の２つの異なるバンド（周波数帯）に対応している。なお、１．５ＧＨｚ帯は、本発明の「第１周波数帯」の一例であり、２．０ＧＨｚ帯は、本発明の「第２周波数帯」の一例である。

マルチアンテナ装置１０は、図２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１つの無給電素子１３と、接地面１４とを含んでいる。さらに、マルチアンテナ装置１０は、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１５と、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１６と、インピーダンス整合を図るための第１整合回路１７および第２整合回路１８とを含んでいる。なお、第１給電点１５および第２給電点１６は、本発明の「給電点」の一例であり、第１整合回路１７および第２整合回路１８は、本発明の「整合回路」の一例である。

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および第２アンテナ素子１２は、共に、図示しない基板の表側の表面上に設けられている。また、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２は、第１給電点１５と第２給電点１６とを結ぶ直線に垂直で、かつ、第１給電点１５および第２給電点１６間の中点を通る基準直線に対して互いに略線対称な形状に形成されている。また、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、薄板形状を有している。また、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、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、マルチアンテナ装置１０が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／４の電気長を有する第１周波数帯対応部１１１（１２１）と、２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／４の電気長を有する第２周波数帯対応部１１２（１２２）とを含んでいる。なお、１．５ＧＨｚの真空中の波長は２００ｍｍであり、２．０ＧＨｚの真空中の波長は１５０ｍｍである。また、電気長とは、真空中の１波長ではなく、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。第１周波数帯対応部１１１（１２１）および第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、共に、一方端部が開放されているとともに、他方端部が第１給電点１５（第２給電点１６）を介して接地面１４に接地されている。また、第１周波数帯対応部１１１（１２１）および第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、互いに一体的に形成されている。

第１周波数帯対応部１１１（１２１）は、第１給電点１５（第２給電点１６）に接続される給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）と、給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）に連結される本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）とを有している。第１周波数帯対応部１１１（１２１）の給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）は、第１給電点１５（第２給電点１６）からＹ１方向に延びるように直線形状に形成されている。すなわち、第１アンテナ素子１１の給電接続部分１１１ａと第２アンテナ素子１２の給電接続部分１２１ａとは、互いに平行に配置されている。

本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）の第１給電点１５（第２給電点１６）が設けられる側とは反対側（Ｙ１方向側）の端部に連結されている。また、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、第２周波数帯対応部１１２（１２２）に対して第１給電点１５（第２給電点１６）が配置される側（Ｙ２方向側）とは反対側（Ｙ１方向側）に配置されている。また、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、Ｘ方向（第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が互いに対向する方向）において複数の位置で折り返しながらＹ１方向に延伸するように構成されている。すなわち、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）の全長は、給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）の全長よりも長くなるように構成されている。

第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、Ｙ方向（第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が互いに対向する方向に直交する方向）において複数の位置で折り返しながら外側（無給電素子１３が配置される側とは反対側）に延伸するように構成されている。すなわち、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）の外側に配置されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）のＹ２方向側で本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）に隣接するように配置されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）と本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）とにより囲まれた領域に配置されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）の外側端部は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）の外側端部と面一となるように配置されている。

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が互いに対向する領域に配置されている。また、無給電素子１３は、接地面１４に接地されない非接地状態で設けられている。また、無給電素子１３は、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数（１．５ＧＨｚ近傍の周波数）および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数（２．０ＧＨｚ近傍の周波数）の両方で共振するように構成されている。また、無給電素子１３は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、無給電素子１３は、本体部１３１と、本体部１３１から分岐する分岐部１３２とを含んでいる。

本体部１３１は、平面的に見て、略Ｃ字形状に形成されている。詳細には、本体部１３１は、図２に示すように、基板の表側において、第１アンテナ素子１１と結合可能な距離を隔てて配置された第１結合部１３１ａと、第２アンテナ素子１２と結合可能な距離を隔てて配置された第２結合部１３１ｂと、第１結合部１３１ａおよび第２結合部１３１ｂを互いに接続する接続部１３１ｃとを有している。第１結合部１３１ａ、第２結合部１３１ｂおよび接続部１３１ｃは、共に、基板の表側の表面上に設けられている。なお、第１実施形態において、結合とは、静電結合および磁界結合の両方の結合を含む概念の電磁界結合である。

第１結合部１３１ａおよび第２結合部１３１ｂは、共に、Ｙ方向に延びる部分とそのＹ２方向側の端部からＸ方向に延びる部分とにより略Ｌ字形状に形成されている。また、第１結合部１３１ａ（第２結合部１３１ｂ）は、Ｙ方向に延びる部分が第１アンテナ素子１１の本体部分１１１ｂ（第２アンテナ素子１２の本体部分１２１ｂ）に対向するように配置されている。また、第１結合部１３１ａ（第２結合部１３１ｂ）は、Ｙ方向に延びる部分が第１アンテナ素子１１の給電接続部分１１１ａ（第２アンテナ素子１２の給電接続部分１２１ａ）にも対向するように配置されている。

接続部１３１ｃは、第１結合部１３１ａのＹ１方向側の端部と第２結合部１３１ｂのＹ１方向側の端部とを接続するように構成されている。また、接続部１３１ｃは、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の一方側から他方側に向かって直線状に延びる（Ｘ方向に延びる）ように形成されている。

このような構成により、本体部１３１は、第１結合部１３１ａのＸ方向に延びる部分のＸ２方向側の端部（先端部）から、接続部１３１ｃを通って第２結合部１３１ｂのＸ方向に延びる部分のＸ１方向側の端部（先端部）に至る第１経路を構成している。第１経路は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／２の電気長を有している。これにより、無給電素子１３は、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数（１．５ＧＨｚ近傍の周波数）で共振される。また、本体部１３１は、上記基準直線に対して線対称な形状に形成されている。

無給電素子１３の分岐部１３２は、本体部１３１の全長の略１／２の位置から分岐している。すなわち、分岐部１３２は、基板の表側の表面上に配置され、本体部１３１の接続部１３１ｃの略中央位置から分岐している。また、分岐部１３２は、本体部１３１により囲まれた領域内に配置されている。また、分岐部１３２は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、分岐部１３２は、上記基準直線に対して非対称形状に形成されている。

また、分岐部１３２および本体部１３１は、第１結合部１３１ａのＸ方向に延びる部分のＸ２方向側の端部（先端部）から、接続部１３１ｃを通って分岐部１３２の先端部に至る第２経路を構成している。また、分岐部１３２および本体部１３１は、第２結合部１３１ｂのＸ方向に延びる部分のＸ１方向側の端部（先端部）から、接続部１３１ｃを通って分岐部１３２の先端部に至る第３経路を構成している。すなわち、第２経路は、分岐部１３２と本体部１３１の第１アンテナ素子１１側の部分とにより構成され、第３経路は、分岐部１３２と本体部１３１の第２アンテナ素子１２側の部分とにより構成されている。また、第２経路および第３経路は、共に、第２周波数帯対応部１１２（１２２）が対応する２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／２の電気長を有している。これにより、無給電素子１３は、２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数（２．０ＧＨｚ近傍の周波数）で共振される。

第１給電点１５（第２給電点１６）は、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）のＹ２方向側の端部に配置されている。また、第１給電点１５（第２給電点１６）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。

第１整合回路１７（第２整合回路１８）は、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）と第１給電点１５（第２給電点１６）との間に配置されている。また、第１整合回路１７（第２整合回路１８）は、マルチアンテナ装置１０が対応する１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合を図るように構成されている。具体的には、図４に示すように、第１整合回路１７（第２整合回路１８）は、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型の整合回路（πマッチ）により構成されている。

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、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数の両方で共振する１つの無給電素子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。また、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の間の相互結合を小さくすることができるので、その分、アンテナ素子間の距離を小さくすることができ、その結果、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０を小型化することができる。これにより、そのようなマルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０を備えた携帯電話機１００自体の小型化も図ることができる。したがって、この携帯電話機１００は、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができる。特に、第１実施形態の携帯電話機１００のように小型化が望まれる通信機器において本発明はより有効である。なお、上記構成により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いう効果は、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。

また、１つの無給電素子１３を１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数の両方で共振するように構成することによって、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数で共振する無給電素子と、２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数で共振する無給電素子とを互いに別個に設ける場合に比べて、無給電素子の配置スペースが大きくなるのを抑制することができる。さらに、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を、共に、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚに対応するように構成することによって、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）が１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方に兼用されるので、周波数帯毎に異なるアンテナ素子を設ける場合に比べて、より小さいスペースにアンテナ素子を配置することができる。これらにより、マルチアンテナ装置１０をより小型化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、無給電素子１３を非接地で設ける。このように構成すれば、無給電素子１３を接地面１４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。

また、第１実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２により１．５ＧＨｚ帯に対応して出力される電波の波長λ１の略１／２の電気長を有する第１経路と、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２により２．０ＧＨｚ帯に対応して出力される電波の波長λ２の略１／２の電気長を有する第２経路とが形成されるように非接地の無給電素子１３を構成する。このように構成すれば、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数の両方において、非接地の１つの無給電素子１３を容易に共振させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１経路を本体部１３１により構成するとともに、第２経路を本体部１３１の一部と分岐部１３２とにより構成する。このように構成すれば、無給電素子１３の本体部１３１が第１経路および第２経路の両方に兼用されるので、第１経路および第２経路をそれぞれ別個の部分により形成する場合に比べて、無給電素子１３を小型化することができ、その結果、マルチアンテナ装置１０のさらなる小型化を図ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、本体部１３１により構成されるとともに波長λ１の略１／２の電気長を有する第１経路と、本体部１３１の第１アンテナ素子１１側の部分（第１結合部１３１ａおよび接続部１３１ｃ）と分岐部１３２とにより構成されるとともに波長λ２の略１／２の電気長を有する第２経路と、本体部１３１の第２アンテナ素子１２側の部分（第２結合部１３１ｂおよび接続部１３１ｃ）と分岐部１３２とにより構成されるとともに第２経路と略同じ波長λ２の略１／２の電気長を有する第３経路とが形成されるように無給電素子１３を構成する。このように構成すれば、第１経路により、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数において容易に無給電素子１３を共振させることができるとともに、第１アンテナ素子１１側の第２経路および第２アンテナ素子１２側の第３経路により、それぞれ、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２から出力される電波に対して効果的に無給電素子１３を共振させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を、第１給電点１５および第２給電点１６を結ぶ直線に垂直でかつ給電点間の中点を通る基準直線に対して互いに略線対称な形状に形成するとともに、無給電素子１３の本体部１３１を上記基準直線に対して線対称な形状に形成する。このように構成すれば、アンテナ素子１１、１２および無給電素子１３の本体部１３１のそれぞれがバランスよく配置されるので、アンテナ素子間の相互結合を小さくしながら利得のばらつきを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、上記基準直線に対して線対称な形状に形成された本体部１３１の全長の略１／２の位置から分岐部１３２を分岐させるとともに、分岐部１３２を屈曲した形状に形成する。このように構成すれば、分岐部１３２の屈曲した形状により、分岐部１３２に必要な長さを容易に確保することができるので、分岐部１３２の配置スペースが広がるのを抑制することができる。また、分岐部１３２を直線状に形成する場合に比べて、無給電素子１３の共振点の位置を所望の周波数に合わせる調整をし易くすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、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を、共に、複数の位置で屈曲した形状に形成する。このように構成すれば、アンテナ素子１１、１２および無給電素子１３の屈曲した形状により、アンテナ素子１１、１２および無給電素子１３のそれぞれに必要な長さを容易に確保することができるので、アンテナ素子１１、１２および無給電素子１３の配置スペースが広がるのを抑制することができ、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。

また、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１給電点１５との間に、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚ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１７を設けるとともに、第２アンテナ素子１２と第２給電点１６との間に、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚ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１８を設ける。このように構成すれば、第１整合回路１７（第２整合回路１８）により、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいてインピーダンス整合を図ることができるので、マルチアンテナ装置１０の小型化を図りながらアンテナ素子を介して伝達されるエネルギの伝達損失を軽減することができる。

また、第１実施形態では、第１周波数帯対応部１１１（１２１）および第２周波数帯対応部１１２（１２２）を互いに一体的に形成することによって、スイッチング素子を用いて各アンテナ素子の全長を切り替えることにより第１周波数帯および第２周波数帯に対応する構成とは異なり、スイッチング素子を制御する専用のスイッチング制御部を設ける必要がないので、回路構成が複雑になるのを抑制することができ、その結果、アンテナに必要なスペースを小型化することができる。

なお、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の全てを、基板の表側の表面上に設ける構成を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、無給電素子１３を基板の表側の表面上から裏側の表面上に跨って配置してもよい。次に、この構成について説明する。

図３に示すように、本体部１３１は、基板の裏側において、第１結合部１３１ａに平面的に見て重なるように配置された第１裏側部１３１ｄと、第２結合部１３１ｂに平面的に見て重なるように配置された第２裏側部１３１ｅとを有している。第１裏側部１３１ｄおよび第２裏側部１３１ｅは、共に、基板の裏側の表面上に設けられている。すなわち、本体部１３１は、基板の表側の表面と裏側の表面とに跨って設けられている。

第１裏側部１３１ｄ（第２裏側部１３１ｅ）は、第１結合部１３１ａ（第２結合部１３１ｂ）のＸ方向に延びる部分のＸ２方向側（Ｘ１方向側）の端部に接続されている。また、第１裏側部１３１ｄ（第２裏側部１３１ｅ）は、平面的に見て、第１結合部１３１ａ（第２結合部１３１ｂ）に重なるように略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、第１裏側部１３１ｄ（第２裏側部１３１ｅ）は、Ｙ方向に延びる部分とそのＹ２方向側の端部からＸ方向に延びる部分とにより略Ｌ字形状に形成されている。

そして、この構成では、第１裏側部１３１ｄのＹ１方向側の先端部から、第１結合部１３１ａ、接続部１３１ｃおよび第２結合部１３１ｂを順に通って第２裏側部１３１ｅのＹ１方向側の先端部に至る経路が第１経路となる。第１経路は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／２の電気長を有している。

また、第１裏側部１３１ｄのＹ１方向側の先端部から、第１結合部１３１ａおよび接続部１３１ｃを順に通って分岐部１３２の先端部に至る経路が第２経路となる。また、第２裏側部１３１ｅのＹ１方向側の先端部から、第２結合部１３１ｂおよび接続部１３１ｃを順に通って分岐部１３２の先端部に至る経路が第３経路となる。すなわち、第２経路は、分岐部１３２と本体部１３１の第１アンテナ素子１１側の部分とにより構成され、第３経路は、分岐部１３２と本体部１３１の第２アンテナ素子１２側の部分とにより構成されている。また、第２経路および第３経路は、共に、第２周波数帯対応部１１２（１２２）が対応する２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／２の電気長を有している。

このように、無給電素子１３を、基板の表側の表面および裏側の表面に跨って配置することによって、無給電素子１３を平面的に見て異なる面に重なるように配置することができるので、平面的に見て、無給電素子１３をより小さいスペースに配置することができる。また、無給電素子１３を異なる面に配置することができるので、機器内構成の配置の自由度の向上を図ることができる。

次に、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に示した第１実施形態に対応するマルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０と、図５に示した比較例によるマルチアンテナ装置１１０とを比較した。

第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、給電点における離間距離Ｄ１が３２ｍｍ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、このシミュレーションでは、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、無給電素子１３を厚さ１ｍｍのガラスエポキシ基板上に配置し、その基板を真空中に設ける構成にした。また、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、無給電素子１３は共に厚さ０ｍｍの導体で構成した。なお、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０は、上記のとおり、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方に対応している。

図５に示すように、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、非接地の無給電素子１３を設ける第１実施形態によ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１１および１２の間に無給電素子を設けない構成にした。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０と同様に、給電点における離間距離Ｄ２が３２ｍｍ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、比較例によるマルチアンテナ装置１１０の他の構成は、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。

次に、図６および図７を参照して、比較例によるマルチアンテナ装置１１０および第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０のＳパラメータの特性について説明する。ここで、図６および図７に示すＳパラメータのうちのＳ１１（Ｓ２２）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（Ｓ１２）は、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さを意味する。また、図６および図７では、横軸に周波数をとり、縦軸にＳ１１（Ｓ２２）およびＳ２１（Ｓ１２）の大きさ（単位：ｄＢ）をとっている。

まず、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、図６に示すように、１．５ＧＨｚにおいて、Ｓ１１（Ｓ２２）が約−１３ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−９．５ｄＢであった。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、２．０ＧＨｚ付近の共振点は１．８ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−２５ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−１２ｄＢであった。これに対して、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、図７に示すように、１．５ＧＨｚにおいて、Ｓ１１（Ｓ２２）が約−１６ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−２４ｄＢであった。また、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、２．０ＧＨｚにおいて、Ｓ１１（Ｓ２２）が約−２５ｄＢ以下であり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−２１ｄＢであった。なお、比較例によるマルチアンテナ装置１１０と第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０とで共振点がずれているのは、無給電素子とアンテナ素子との間の電磁界結合の有無により生じていると考えられる。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０および第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０の両方において、アンテナ素子の反射係数を意味するＳ１１とＳ２２とが少しずれているのは、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が基準直線に対して互いに略線対称の形状に形成されているものの若干の差異があり、その差異に起因して生じたものだと考えられる。

この結果、比較例によるマルチアンテナ装置１１０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、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方において、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さ（大きさ）を意味するＳ２１（Ｓ１２）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を確認した。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、図６に示すように、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が急激に低下する部分（谷部）が１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの間の領域に１つしか生じないのに対して、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、図７に示すように、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が急激に低下する部分（谷部）が１．５ＧＨｚの近傍および２．０ＧＨｚの近傍の両方で生じている。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、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいて、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が低減されている。なお、Ｓ２１（Ｓ１２）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。

１．５ＧＨｚにおいてＳ２１（Ｓ１２）の値が低減された理由としては、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（第２アンテナ素子１２）の第１周波数帯対応部１１１（１２１）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、第１経路を有する無給電素子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打ち消されたためであると考えられる。また、２．０ＧＨｚにおいてＳ２１（Ｓ１２）の値が低減された理由としては、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）の第２周波数帯対応部１１２（１２２）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、第２経路（第３経路）を有する無給電素子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打ち消されたためであると考えられる。

（第２実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態による携帯機器２００（図１参照）のマルチアンテナ装置２０について説明する。この第２実施形態では、無給電素子１３の本体部１３１が平面的に見て略Ｃ字形状に形成された上記第１実施形態と異なり、無給電素子２３の本体部２３１をＹ方向において折り返しながらＸ方向に延伸するように形成する構成について説明する。なお、第２実施形態では、本発明のマルチアンテナ装置２０を、通信機器としての携帯電話機２００に適用した例について説明する。

本発明の第２実施形態による携帯機器２００（図１参照）のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０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通信用に構成されている。また、マルチアンテナ装置２０は、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯の２つの異なるバンド（周波数帯）に対応している。なお、１．５ＧＨｚ帯は、本発明の「第１周波数帯」の一例であり、２．０ＧＨｚ帯は、本発明の「第２周波数帯」の一例である。

マルチアンテナ装置２０は、図８に示すように、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２と、２つのアンテナ素子２１および２２の間に配置される無給電素子２３と、接地面１４とを含んでいる。さらに、マルチアンテナ装置２０は、第１アンテナ素子２１に高周波電力を供給するための第１給電点１５と、第２アンテナ素子２２に高周波電力を供給するための第２給電点１６とを含んでいる。また、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２および無給電素子２３は、共に、図示しない基板の表側の表面上に設けられている。

第１アンテナ素子２１は、無給電素子２３のＸ１方向側に配置されるとともに、第２アンテナ素子２２は、無給電素子２３のＸ２方向側に配置されている。また、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２は、第１給電点１５と第２給電点１６とを結ぶ直線に垂直で、かつ、第１給電点１５および第２給電点１６間の中点を通る基準直線に対して互いに略線対称な形状に形成されている。また、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、薄板形状を有している。また、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、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２１（第２アンテナ素子２２）は、マルチアンテナ装置２０が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／４の電気長を有する第１周波数帯対応部２１１（２２１）と、２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／４の電気長を有する第２周波数帯対応部２１２（２２２）とを含んでいる。第１周波数帯対応部２１１（２２１）および第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、共に、一方端部が開放されているとともに、他方端部が第１給電点１５（第２給電点１６）を介して接地面１４に接地されている。また、第１周波数帯対応部２１１（２２１）および第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、互いに一体的に形成されている。

第１周波数帯対応部２１１（２２１）は、第１給電点１５（第２給電点１６）に接続される給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）と、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）に連結される本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）とを有している。第１周波数帯対応部２１１（２２１）の給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）は、第１給電点１５（第２給電点１６）からＹ１方向に延びるように直線形状に形成されている。すなわち、第１アンテナ素子２１の給電接続部分２１１ａと第２アンテナ素子２２の給電接続部分２２１ａとは、互いに平行に配置されている。本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の第１給電点１５（第２給電点１６）が設けられる側とは反対側（Ｙ１方向側）の端部に連結されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、第２周波数帯対応部２１２（２２２）に対して第１給電点１５（第２給電点１６）が配置される側（Ｙ２方向側）とは反対側（Ｙ１方向側）に配置されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、Ｘ方向において複数の位置で折り返しながらＹ１方向に延伸するように構成されている。すなわち、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）のＸ方向の内側端部（無給電素子２３が配置される側の端部）は、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の内側端部と面一となるように配置されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）の全長は、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の全長よりも長くなるように構成されている。

第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、Ｙ方向において複数の位置で折り返しながら外側（無給電素子２３が配置される側とは反対側）に延伸するように構成されている。すなわち、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の外側に配置されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）のＹ２方向側で本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）に隣接するように配置されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）と本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）とにより囲まれた領域に配置されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）の外側端部は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）の外側端部と面一となるように配置されている。

無給電素子２３は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２の間において、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のＹ１方向側の端部を結ぶ直線と、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のＹ２方向側の端部を結ぶ直線との間の領域に配置されている。すなわち、無給電素子２３は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する領域内に配置されている。また、無給電素子２３は、接地面１４に接地されない非接地状態で設けられている。また、無給電素子２３は、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数（１．５ＧＨｚ近傍の周波数）および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数（２．０ＧＨｚ近傍の周波数）の両方で共振するように構成されている。また、無給電素子２３は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、無給電素子２３は、本体部２３１と、本体部２３１から分岐する分岐部２３２とを含んでいる。

本体部２３１は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。具体的には、本体部２３１は、Ｙ方向において複数の位置で折り返しながらＸ方向（第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する方向）に延伸するように形成されている。また、本体部２３１は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２の両方に結合可能な距離を隔てて配置されている。また、本体部２３１は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のそれぞれの本体部分２１１ｂ、２２１ｂの間で本体部分２１１ｂ、２２１ｂに対応する領域に配置されている。また、本体部２３１の第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）側の端部は、Ｙ方向に延びるように形成されており、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）に対向している。具体的には、本体部２３１の第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）側の端部は、第１アンテナ素子２１の本体部分２１１ｂ（第２アンテナ素子２２の本体部分２２１ｂ）に対向するように配置されている。また、本体部２３１の第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）側の端部は、第１アンテナ素子２１の給電接続部分２１１ａ（第２アンテナ素子２２の給電接続部分２２１ａ）にも対向するように配置されている。また、本体部２３１は、Ｘ１方向側の端部からＸ２方向側の端部に至る第１経路を構成している。第１経路は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／２の電気長を有している。これにより、無給電素子２３は、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数（１．５ＧＨｚ近傍の周波数）で共振される。また、本体部２３１は、上記基準直線に対して線対称な形状に形成されている。なお、第２実施形態において、結合とは、静電結合および磁界結合の両方の結合を含む概念の電磁界結合である。

無給電素子２３の分岐部２３２は、本体部２３１の全長の略１／２の位置から分岐している。また、分岐部２３２は、本体部２３１のＹ２方向側に配置されている。具体的には、分岐部２３２は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のそれぞれの第２周波数帯対応部２１２、２２２の間で第２周波数帯対応部２１２、２２２に対応する領域に配置されている。また、分岐部２３２は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、分岐部２３２は、上記基準直線に対して非対称形状に形成されている。

また、分岐部２３２および本体部２３１は、本体部２３１のＸ１方向側の端部から分岐部２３２の先端部に至る第２経路を構成している。また、分岐部２３２および本体部２３１は、本体部２３１のＸ２方向側の端部から分岐部２３２の先端部に至る第３経路を構成している。すなわち、第２経路は、分岐部２３２と本体部２３１の第１アンテナ素子２１側の部分とにより構成され、第３経路は、分岐部２３２と本体部２３１の第２アンテナ素子２２側の部分とにより構成されている。また、第２経路および第３経路は、共に、第２周波数帯対応部２１２（２２２）が対応する２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／２の電気長を有している。これにより、無給電素子２３は、２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数（２．０ＧＨｚ近傍の周波数）で共振される。

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。

第２実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２との間に、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数の両方で共振する１つの無給電素子２３を設けることによって、上記第１実施形態と同様に、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができ、その結果、アンテナ素子間の距離を小さくしてマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０を小型化することができる。すなわち、無給電素子２３の本体部２３１をＹ方向において折り返しながらＸ方向（第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する方向）に延伸するように形成した第２実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同様に、アンテナ素子間の距離を小さくしてマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０を小型化することができる。なお、上記構成により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いう効果は、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。

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。

次に、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８に示した第２実施形態に対応するマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０と、図５に示した比較例によるマルチアンテナ装置１１０とを比較した。

第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、給電点における離間距離Ｄ３が３５．５ｍｍになるように第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２を配置した。なお、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０は、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方に対応している。また、第２実施形態に対応す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。

次に、図６および図９を参照して、比較例によるマルチアンテナ装置１１０および第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０のＳパラメータの特性について説明する。

まず、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、上記のとおり、１．５ＧＨｚにおいて、Ｓ１１（Ｓ２２）が約−１３ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−９．５ｄＢであった。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、２．０ＧＨｚ付近の共振点は１．８ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−２５ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−１２ｄＢであった。これに対して、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、図９に示すように、１．５ＧＨｚにおいて、Ｓ１１（Ｓ２２）が約−１７ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−１８ｄＢであった。また、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、２．０ＧＨｚ付近の共振点は１．９５ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−１３ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−５８ｄＢであった。なお、比較例によるマルチアンテナ装置１１０と第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０とで共振点がずれているのは、無給電素子とアンテナ素子との間の電磁界結合の有無により生じていると考えられる。

この結果、比較例によるマルチアンテナ装置１１０よりも第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０の方が、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方において、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さ（大きさ）を意味するＳ２１（Ｓ１２）の値が小さいので、非接地の無給電素子２３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を確認した。

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。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明のマルチアンテナ装置を携帯電話機に適用する例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明のマルチアンテナ装置を、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やノートパソコン、無線ルータなど携帯電話機以外の通信機器に適用してもよい。

また、上記第１および第２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。

また、上記第１および第２実施形態では、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を共に基板の表側の表面上（同一平面内）に設ける例を示したが、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アンテナ素子を互いに異なる面に設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１周波数帯対応部の本体部分と第２周波数帯対応部とを互いにＹ方向に隣接するように配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１周波数帯対応部の本体部分と第２周波数帯対応部とを互いにＸ方向に隣接するように配置してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、マルチアンテナ装置を１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯の異なる２つの周波数帯に対応するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯以外の２つの周波数帯に対応するように構成してもよい。また、本発明では、３つ以上の周波数帯に対応するように構成してもよい。

たとえば、本発明のマルチアンテナ装置を第１周波数帯、第２周波数帯および第３周波数帯の３つの周波数帯に対応するように構成する場合、図１０に示すように、第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子３２の間に、第１周波数帯に対応する周波数、第２周波数帯に対応する周波数および第３周波数帯に対応する周波数のいずれの周波数でも共振する無給電素子３３を設ける。この場合、無給電素子３３に、本体部３３１と、第１分岐部３３２と、第２分岐部３３３とを設ける。また、本体部３３１の第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）側の部分を、Ｙ方向に延びるように形成するとともに、第１アンテナ素子３１（第２アンテナ素子３２）に対向するように配置する。そして、本体部３３１により、第１周波数帯に対応する波長の略１／２の電気長を有する第１経路を構成し、本体部３３１の一部と第１分岐部３３２とにより、第２周波数帯に対応する波長の略１／２の電気長を有する第２経路（第３経路）を構成するとともに、本体部３３１の一部と第２分岐部３３３とにより、第３周波数帯に対応する波長の略１／２の電気長を有する第４経路（第５経路）を構成することが好ましい。このように構成すれば、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することが可能なトリプルバンドに対応したマルチアンテナ装置を得ることができる。なお、第１分岐部３３２および第２分岐部３３３は、共に、本発明の「分岐部」の一例である。

また、本発明では、上記第１および第２実施形態で示した形状の無給電素子に限らず、たとえば、図１１〜図１３に示すように、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する無給電素子であれば、上記第１および第２実施形態で示した無給電素子以外の形状であってもよい。この場合、無給電素子を、互いに異なる電気長を有する第１経路および第２経路が形成されるように構成する。また、図１３の無給電素子において、第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）側の部分は、第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）に対向するように配置されている。また、図１１〜図１３の無給電素子は、少なくともアンテナ素子と結合する部分を有している。

また、上記第１および第２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。

また、上記第１実施形態では、本発明の整合回路の一例として、π型の整合回路（πマッチ）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、インピーダンス整合を図るためにＴ型の整合回路（Ｔマッチ）（図１４参照）を設けてもよいし、Ｌ型の整合回路（Ｌマッチ）（図１５参照）を設けてもよい。また、π型の整合回路やＴ型の整合回路、Ｌ型の整合回路は、インダクタ（コイル）またはキャパシタ（コンデンサ）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。

また、上記第２実施形態では、無給電素子の本体部を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの本体部分の間で本体部分に対応する領域に配置するとともに、分岐部を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの第２周波数帯対応部の間で第２周波数帯対応部に対応する領域に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、分岐部を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの本体部分の間で本体部分に対応する領域に配置し、本体部を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの第２周波数帯対応部の間で第２周波数帯対応部に対応する領域に配置してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子および無給電素子を、共に、屈曲した形状に形成する例を示したが、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、第２アンテナ素子および無給電素子を湾曲した形状に形成してもよいし、屈曲および湾曲を組み合わせた形状に形成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、各アンテナ素子の第１周波数帯対応部および第２周波数帯対応部を互いに一体的に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１６および図１７に示すように、アンテナ素子にスイッチング素子を設けることにより、アンテナ素子の全長を切り替えて第１周波数帯および第２周波数帯に対応するように構成してもよい。また、図１６および図１７の無給電素子において、一方のアンテナ素子（他方のアンテナ素子）側の部分は、一方のアンテナ素子（他方のアンテナ素子）に対向するように配置されている。

１０、２０ マルチアンテナ装置
１１、２１、３１ 第１アンテナ素子
１２、２２、３２ 第２アンテナ素子
１３、２３、３３ 無給電素子
１５ 第１給電点（給電点）
１６ 第２給電点（給電点）
１７ 第１整合回路（整合回路）
１８ 第２整合回路（整合回路）
１００、２００ 携帯電話機（通信機器）
１３１、２３１、３３１ 本体部
１３２、２３２ 分岐部
３３２ 第１分岐部（分岐部）
３３３ 第２分岐部（分岐部）

Claims (14)

1. 第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、
   前記第１周波数帯および前記第２周波数帯に対応する第２アンテナ素子と、
   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、前記第１周波数帯に対応する周波数および前記第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する１つの無給電素子とを備える、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
2. 前記無給電素子は、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おいて、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子の両方に電磁界結合可能な位置に配置されている、請求項１に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
3. 前記無給電素子は、非接地である、請求項１または２に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
4. 前記無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子により前記第１周波数帯に対応して出力される電波の波長λ１の略１／２の電気長を有する第１経路と、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子により前記第２周波数帯に対応して出力される電波の波長λ２の略１／２の電気長を有する第２経路とが形成されるように構成されている、請求項３に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
5. 前記無給電素子は、本体部と、前記本体部から分岐される分岐部とを含み、
   前記第１経路は、前記本体部により構成され、
   前記第２経路は、前記本体部の一部と前記分岐部とにより構成されている、請求項４に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
6. 前記分岐部は、前記本体部の全長の略１／２の位置から分岐しており、
   前記無給電素子は、前記本体部により構成されるとともに前記波長λ１の略１／２の電気長を有する前記第１経路と、前記本体部の前記第１アンテナ素子側の部分と前記分岐部とにより構成されるとともに前記波長λ２の略１／２の電気長を有する前記第２経路と、前記本体部の前記第２アンテナ素子側の部分と前記分岐部とにより構成されるとともに前記第２経路と略同じ前記波長λ２の略１／２の電気長を有する第３経路とが形成されるように構成されている、請求項５に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
7. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、高周波電力が供給される前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの給電点どうしを結ぶ直線に垂直でかつ前記給電点間の中点を通る基準直線に対して、互いに略線対称な形状に形成されており、
   前記無給電素子の本体部は、前記基準直線に対して略線対称な形状に形成されている、請求項６に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
8. 前記分岐部は、前記基準直線に対して略線対称な形状に形成された前記本体部の全長の略１／２の位置から分岐するとともに、屈曲または湾曲した形状に形成されている、請求項７に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
9. 前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子および前記無給電素子は、共に、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、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
10. 前記無給電素子は、複数の面に跨って配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置。
11. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、共に、前記第１周波数帯および前記第２周波数帯に加えて、第３周波数帯に対応しており、
    前記無給電素子は、前記第１周波数帯に対応する周波数および前記第２周波数帯に対応する周波数に加えて、前記第３周波数帯に対応する周波数でも共振するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
12. 前記第１アンテナ素子側および前記第２アンテナ素子側のそれぞれにおいて、アンテナ素子と高周波電力が供給される給電点との間に配置され、高周波電力の前記第１周波数帯に対応する周波数および前記第２周波数帯に対応する周波数において、インピーダンス整合を図るための整合回路をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
13. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、モノポールアンテナを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
14. マルチバンド対応のマルチアンテナ装置を備える通信機器であって、
    前記マルチバンド対応のマルチアンテナ装置は、
    第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、
    前記第１周波数帯および前記第２周波数帯に対応する第２アンテナ素子と、
    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、前記第１周波数帯に対応する周波数および前記第２周波数帯に対応する周波数の両方で共振する１つの無給電素子とを含む、通信機器。

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