JP2013168894A - アンテナ装置及びそれを備えた通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる周波数帯を有するアンテナ同士の干渉を防止するアンテナ装置を提供する
【解決手段】厚み方向に貫通している開口部１１２及び一端部から開口部１１２まで延びているスリット１１１が形成されたグランド導体パターン１１と、４００ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚの周波数帯で動作し、グランド導体パターン１１を放射板として用いる電界放射型アンテナ３と、コイル導体２１を有し、厚み方向から視て開口部１１２と一部が重なる位置に配置され、１３．５６ＭＨｚの周波数帯で動作するコイルアンテナ２と、スリット１１１により分断されたグランド導体パターン１１の一部を接続するチップコンデンサ４とを備える。チップコンデンサ４は、４００ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚの周波数帯でスリット１１１をバイパスし、１３．５６ＭＨｚの周波数帯でスリット１１１部分を実質的に開放する。
【選択図】図１

Description

本発明は、相手側機器と電磁界信号を介して通信する短距離無線通信システムに用いられるアンテナ装置及びそれを備えた通信端末に関するものである。

近年、携帯通信機器、例えば携帯電話機は小型化が進んでいる。このため、携帯電話機に用いられる通話用アンテナも小型化する必要があるが、小型化による特性劣化が問題となる。そこで、携帯電話機の筐体の金属部分等を放射素子として作用させるものがある。この場合、通話用アンテナ単体の場合よりも良好な特性を得ることが可能となる。

また、近年の携帯電話機等にはＮＦＣ（Near Field Communication）システムが搭載されていることが多い。ＮＦＣシステムでは、携帯電話機同士又は携帯電話機とリーダ／ライタ装置とで通信を行うために、各々の機器に通信用のコイルアンテナ等のアンテナを設ける必要がある。しかしながら、前記のように小型化された携帯電話機等の筺体内にはＮＦＣ用のアンテナを設置するための十分なスペースを設けることが難しい場合がある。

そこで、例えば特許文献１に開示されているように、ＮＦＣ用ＩＣチップに小型のコイル導体を接続し、このコイル導体に隣接配置した大面積の導体層から無線信号を送信する、といった構成がとられることがある。特許文献１に記載のアンテナ装置は、スリット及び開口部が形成された導体層と、平面視でコイル開口部が導体層の開口部と重なるよう配置されたコイル導体とを備えている。そして、コイル導体に電流が流れて発生する磁束が導体層の開口部を通るため、導体層の開口部にはコイル導体に流れる電流とは反対方向に電流が流れ、その電流は縁端効果によりスリットを介して導体層の縁端に沿って流れる。これにより、導体層はコイル導体の磁界を強める所謂ブースターアンテナとして機能する。この構成によれば、導体層は薄い金属膜でもよいため、例えばプリント配線板と端末筺体とのわずかな隙間に導体層を設けることができる。

国際公開第２０１０／１２２６８５号パンフレット

携帯電話機にＮＦＣ等のＨＦ帯用のアンテナを設けた場合、例えば、ＧＳＭ（登録商標）又はＣＤＭＡ等の通話用アンテナ、又は所謂ワンセグ等の地上デジタル放送用アンテナ等のＵＨＦ帯の電界結合型アンテナの放射板、及びＨＦ帯のアンテナのブースターアンテナとして同じ平面導体（グランド導体）を用いることで、部品点数の増加を抑制し、配置スペースの削減、又はコストダウンを実現できる。小型化された携帯電話機内ではＵＨＦ帯のアンテナ等、ＨＦ帯とは異なる周波数帯を有するアンテナとＨＦ帯のアンテナとが互いに干渉するといった問題がある。具体的には、ＵＨＦ帯アンテナによって発生する電流が平面導体（グランド電極）に流れる際に、その電流がＵＨＦ帯のアンテナのコイル導体に貼りつけた磁性体シート付近を流れると、磁性体シートによる損失により通話用アンテナの通信特性が劣化するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、異なる周波数帯を有するアンテナ同士の干渉を防止するアンテナ装置及びそれを備えた通信端末を提供することにある。

本発明に係るアンテナ装置は、厚み方向に貫通している開口部及び一端部から前記開口部まで延びているスリットが形成された平面導体と、第１周波数帯で動作し、前記平面導体を放射板として用いる電界放射型アンテナと、磁性体層及び前記磁性体層に沿って形成されたコイル導体を有し、前記厚み方向から視て前記開口部と一部が重なる位置に配置され、前記第１周波数帯よりも低い周波数帯である第２周波数帯で動作する磁界結合型アンテナと、前記スリットにより分断された前記平面導体の一部を電気的に接続する接続手段と、を備え、前記接続手段は、前記第１周波数帯に対して実質的に短絡となり、前記第２周波数帯に対して実質的に開放となる、ことを特徴とする。

この構成では、電界放射型アンテナ又は磁界結合型アンテナによる何れの通信でも、平面導体を放射素子として用いている。平面導体にはスリットにより分断されていて、接続手段により電気的に接続されている。この接続手段は第１周波数帯に対してローインピーダンスとなり実質的に短絡となる。また、第２周波数帯に対してハイインピーダンスとなり、実質的に開放となる。従って、磁界結合型アンテナによる通信の場合、接続手段は実質的に開放となるため、電流はスリット及び開口部に沿って流れる。電界放射型アンテナによる通信の場合、接続手段は実質的に短絡となるため、電流は接続手段を介して流れることからスリット等に沿って流れることはない。このため、電界放射型アンテナによる通信時に流れる電流が磁界放射型アンテナの磁性体層付近を流れることがなく、磁性体層での損失により電界放射型アンテナによる通信特性が劣化するのを防止できる。

前記接続手段は、前記第１周波数帯に対して誘導性を有し、前記第２周波数帯に対して容量性を有するリアクタンス素子であってもよい。

前記接続手段は前記平面導体の前記スリットの前記一端部近傍に形成されている構成が好ましい。

この構成では、電界放射型アンテナによる通信の場合に実質的に短絡した接続手段を介して流れる電流が磁性体層からより離れるため、磁性体層の影響をより軽減できる。

アンテナ装置は、前記電界放射型アンテナが配置された基板を備え、前記金属部材の少なくとも一部は前記基板に形成された導体パターンであってもよい。

この構成では、平面導体を設けるスペースを別途確保する必要が無くなる。

アンテナ装置は、前記電界放射型アンテナが配置された基板を備え、前記基板の厚み方向で前記導体パターンに対向するよう前記基板に形成され、前記スリットと一部が対向している別の平面導体を備え、前記接続手段は、前記平面導体及び前記別の平面導体間に形成される浮遊容量であってもよい。

この構成では、平面導体と他の平面導体との間に形成される浮遊容量を接続手段として用いるため、部品としての容量素子が必要なくなり、省スペース化及びコストダウンを図ることができる。

本発明によれば、電界放射型アンテナによる通信時に流れる電流が磁界結合型アンテナの磁性体層付近を流れないようにでき、その結果、磁性体層での損失により電界放射型アンテナによる通信特性が劣化するのを防止できる。

実施形態１に係る携帯電話機が備えるアンテナ装置の模式図。 （Ａ）はチップコンデンサの等価回路を示す図であり、（Ｂ）はチップコンデンサの周波数特性を示す図。 コイルアンテナの通信時にコイルアンテナのコイル導体及びグランド導体パターンに流れる電流の経路の例を示す図。 電界放射型アンテナの通信時にグランド導体パターンに流れる電流の経路の例を示す図。 実施形態２に係るアンテナ装置を示す模式図。 実施形態３に係るアンテナ装置を示す模式図。 実施形態４に係るアンテナ装置を示す模式図。 図７のVIII−VIII線における断面を模式的に示す図。 （Ａ）は実施形態５に係るアンテナ装置を備えた携帯電話機の下面透視図、（Ｂ）は携帯電話機の上面透視図。

以下に説明する実施形態では、本発明に係る通信端末を携帯電話機とし、本発明に係るアンテナ装置を携帯電話機に搭載した場合について説明する。実施形態に係る携帯電話機は、ＵＨＦ帯を利用した通話又は電子メール通信等（以下、ＵＨＦ帯による通信という。）及びＮＦＣ等のＨＦ帯による通信（以下、ＨＦ帯による通信という。）を行う機能を備えている。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る携帯電話機が備えるアンテナ装置の模式図である。アンテナ装置１は基板（プリント基板）１０を備えている。基板１０にはグランド導体パターン（本発明の平面導体）１１が形成されている。グランド導体パターン１１は基板１０の内層に形成されていてもよいし、基板１０の最外層（表面）に形成されていてもよい。なお、図１では、グランド導体パターン１１以外の基板１０の層を破線で示しており、グランド導体パターン１１は基板１０の内層に形成されている構成を示す。

グランド導体パターン１１は長辺及び短辺からなる矩形状であり、周縁に沿った全長が約３λ／４に設定されている。λは後述の電界放射型アンテナ３によるＵＨＦ帯による通信で扱われる通信周波数である。グランド導体パターン１１には、長辺側の一端から短辺に沿った方向（以下、短手方向と言う。）に延びたスリット１１１と、スリット１１１に連結された矩形状の開口部１１２とが形成されている。スリット１１１及び開口部１１２は基板１０の厚み方向にグランド導体パターン１１を貫通している。

アンテナ装置１はチップコンデンサ（本発明の接続手段）４を備えている。チップコンデンサ４は、グランド導体パターン１１の端部近傍にスリット１１１を跨いで設けられている。チップコンデンサ４は、例えば基板１０の表面に設けられ、スルーホール導体等の層間接続導体によりグランド導体パターン１１に接続されている。本実施形態に係るアンテナ装置１は、後述するコイルアンテナ（本発明の磁界結合型アンテナ）２及び電界放射型アンテナ３を備えている。コイルアンテナ２又は電界放射型アンテナ３で通信が行われる場合には、縁端効果によりグランド導体パターン１１の周縁部に沿って電流が流れる。チップコンデンサ４は、流れる電流に係る周波数に応じてハイインピーダンス又はローインピーダンスとなる。すなわち、グランド導体パターン１１のスリット１１１が形成された部分は、チップコンデンサ４がハイインピーダンスのときには実質的に開放となり、ローインピーダンスのときには実質的に短絡される。本実施形態に係るチップコンデンサ４は３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ帯の間に自己共振周波数を有し、キャパシタンスが例えば約１０００［ｐＦ］を有するリアクタンス素子である。

図２（Ａ）はチップコンデンサ４の等価回路を示す図であり、図２（Ｂ）はチップコンデンサ４の周波数特性を示す図である。図２（Ｂ）では横軸を周波数［ＭＨｚ］、縦軸をインピーダンス［Ω］としている。チップコンデンサ４の自己共振周波数は、図２（Ｂ）に示すように、約２００ＭＨｚである。チップコンデンサ４は、抵抗Ｒ１及びキャパシタＣ１が並列接続され、さらに、抵抗Ｒ２及びインダクタＬ１が直列接続された構成である。チップコンデンサ４は、自己共振周波数約２００ＭＨｚより低周波数帯では容量性となり、自己共振周波数より高周波数帯では誘導性となる。

本実施形態に係るコイルアンテナ２によるＨＦ帯による通信の周波数は約１３．５６ＭＨｚ帯（本発明の第２周波数帯）で、電界放射型アンテナ３によるＵＨＦ帯による通信の周波数は約４００ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚ帯（本発明の第１周波数帯）である。コイルアンテナ２によってＨＦ帯による通信が行われる場合、チップコンデンサ４はハイインピーダンス（例えば約１００Ω）となる。電界放射型アンテナ３によるＵＨＦ帯による通信が行われる場合、チップコンデンサ４はローインピーダンス（例えば約１Ω）となる。

アンテナ装置１はＮＦＣ通信用のコイルアンテナ２を備えている。コイルアンテナ２はコイル導体２１と矩形板状のフレキシブル基板２２と矩形板状の磁性体シート２３とを備えている。フレキシブル基板２２には巻回中心部をコイル開口部ＣＷとする渦巻き状のコイル導体２１が形成されている。図１のコイルアンテナ２は分解斜視図として示している。磁性体シート２３は例えばシート状に成形したフェライトである。磁性体シート２３は、主として、コイルアンテナ２から生じる磁界が、携帯電話機が備える他の電子部品からの影響を受けないためのシールドとして機能している。なお、コイル導体２１の巻回数（ターン数）は必要なインダクタンスによって定める。ワンターンであれば単にループ状のコイル導体となる。

コイルアンテナ２は、基板１０の厚み方向から視て、コイル開口部ＣＷの一部又は全部がグランド導体パターン１１の開口部１１２と重なる位置に配置されている。また、コイルアンテナ２は、磁性体シート２３と基板１０との間にフレキシブル基板２２が挟まれるよう設けられている。コイルアンテナ２はフレキシブル基板２２に形成された接続部（不図示）により、例えば基板１０に配置された給電回路（不図示）に接続されている。アンテナ装置１を備える携帯電話機がＮＦＣによる通信を行う場合、給電回路による給電又は通信先から放射された磁界によりコイル導体２１及びグランド導体パターン１１、スリット１１１、開口部１１２の周縁に電流が流れる。

なお、基板１０にはコイルアンテナ２に対して並列接続されるキャパシタ（不図示）が設けられている。コイルアンテナ２のコイル導体２１及び磁性体シート２３によって定まるインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスとによって共振周波数が定められる。例えばＮＦＣによる通信において中心周波数１３．５６ＭＨｚのＨＦ帯を利用する場合には、共振周波数を１３．５６ＭＨｚに定める。

図３は、コイルアンテナ２の通信時にコイルアンテナ２のコイル導体２１及びグランド導体パターン１１に流れる電流の経路の例を示す図である。図３の破線矢印はコイル導体２１に流れる電流の向きを示し、実線矢印はグランド導体パターン１１に流れる電流の向きを示す。

コイルアンテナ２から磁界を放射する場合、給電回路によりコイル導体２１に図中破線矢印方向に電流が流れ、コイル開口部ＣＷから紙面奥方向への磁束が発生する。発生した磁束がグランド導体パターン１１の開口部１１２を通ることで、開口部１１２の周縁部に沿ってコイル導体２１と反対方向に電流が流れる。本実施形態では、コイルアンテナ２は１３．５６ＭＨｚ帯で通信を行うため、上述したように、チップコンデンサ４はハイインピーダンスとなり、スリット１１１部分は実質的に開放となる。よって、発生した電流は、図中実線矢印に示すようにスリット１１１に沿って流れ、さらに、グランド導体パターン１１の周縁に沿って流れる。これにより、グランド導体パターン１１から強い磁界が生じ、グランド導体パターン１１はコイル導体の磁界を増幅するアンテナ、所謂ブースターアンテナとして機能し、ＨＦ帯による通信距離をコイルアンテナ２単体の時と比較してさらに広げることができる。通信相手から放射された磁界を受ける場合には、前記とは逆の動作となる。

コイルアンテナ２はコイル開口部ＣＷの一部又は全部が開口部１１２と重なるように配置されているが、コイル開口部ＣＷと開口部１１２とがほぼ同じ大きさとし、コイル開口部ＣＷの全部が開口部１１２と重なるようにした場合、基板１０の厚み方向においてコイル導体２１が開口部１１２の周縁と略一致して配置されることになる。このため、コイルアンテナ２のコイル導体２１及び開口部１１２の周縁の結合が強くなり、グランド導体パターン１１は、ブースターアンテナとしてより効率よく磁界を放射させることができる。

アンテナ装置１は電界放射型アンテナ（本発明の電界放射型アンテナ）３を備えている。電界放射型アンテナ３は略λ／４で共振する放射素子として作用し、グランド導体パターン１１は略３λ／４で共振する放射素子として作用するよう形成されている。そして、電界放射型アンテナ３及びグランド導体パターン１１でダイポールアンテナを形成している。

図４は、電界放射型アンテナ３の通信時にグランド導体パターン１１に流れる電流の経路の例を示す図である。電界放射型アンテナ３及びグランド導体パターン１１には給電部５が接続されている。給電部５から電界放射型アンテナ３及びグランド導体パターン１１に電流が流れることにより、電界放射型アンテナ３及びグランド導体パターン１１は携帯電話機のＵＨＦ帯による通信用のアンテナ（ダイポールアンテナ）として機能する。ＵＨＦ帯の通信周波数は４００ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚ帯であるため、上述したように、チップコンデンサ４はローインピーダンスとなる。よって、スリット１１１部分は実質的に短絡となり、給電部５からの電流は、チップコンデンサ４を介してスリット１１１を横切り、グランド導体パターン１１の周縁に沿って流れる。

もし、ＵＨＦ帯による通信時に給電部５から流れる電流がスリット１１１及び開口部１１２に沿って流れると、スリット１１１及び開口部１１２に沿って流れる電流は、磁性体シート２３近傍を流れることになる。磁性体シート２３（図１参照）は４００ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚ等の高周波数帯において損失が大きいため、磁性体シート２３近傍を電流が流れると磁性体シート２３の影響を受ける。

本実施形態では、ＵＨＦ帯による通信が行われる場合にはチップコンデンサ４がローインピーダンスとなるため、給電部５から流れる電流がスリット１１１及び開口部１１２に沿って流れることはない。従って、データ通信の共振点がずれることがないため、ＵＨＦ帯による通信の通信特性の劣化を抑制できる。

このように、本実施形態では、通信特性を劣化させることなく、共通のグランド導体パターン１１をＨＦ帯による通信及びＵＨＦ帯による通信の二つの通信で放射素子として用いることができる。このため、アンテナ装置１の部品点数を削減でき、コストダウンを図れる。また、ＵＨＦ帯による通信においてスリット１１１及び開口部１１２に沿って電流が流れる場合、スリット１１１等の長さを考慮してグランド導体パターン１１を設計する必要があるが、チップコンデンサ４によりスリット１１１部分を短絡させることで、ＵＨＦ帯による通信におけるスリット１１１等の長さを無視でき、設計の手間を省くことができる。

なお、本実施形態のように、接続手段であるチップコンデンサ４をグランド導体パターン１１の端部近傍に配置していることから、電界放射型アンテナによる通信の場合にローインピーダンスとなった接続手段を介して流れる電流が磁性体層からより離れるため、磁性体層の影響をより軽減できる。

なお、上述したチップコンデンサ４は、コイルアンテナ２の共振周波数を調整する機能を有していてもよい。すなわち、スリット１１１にバイパスコンデンサとしてのチップコンデンサ４を配置することによってコイルアンテナ２の共振周波数を低くシフトするように調整してもよい。

（実施形態２）
図５は実施形態２に係るアンテナ装置を示す模式図である。アンテナ装置１Ａは、実施形態１に係るアンテナ装置１と同様に、図１の基板１０（図５では不図示）を備え、基板にはグランド導体パターン１１が形成されている。図５は基板１０の平面視である。

本実施形態に係るアンテナ装置１Ａでは、グランド導体パターン１１の長辺側端部から短手方向に沿って二つのスリット１１３，１１４が平行に形成されている。スリット１１３，１１４は、グランド導体パターン１１の長手方向に沿って形成されたスリット１１５に連通されている。さらに、スリット１１５は、グランド導体パターン１１の短手方向に沿って形成されたスリット１１６により、開口部１１２に連通されている。

アンテナ装置１Ａは二つのチップコンデンサ４１，４２を備えている。チップコンデンサ４１はスリット１１３を跨ぐよう設けられている。チップコンデンサ４２はスリット１１４を跨ぐよう設けられている。チップコンデンサ４１，４２の構成は実施形態１に係るチップコンデンサ４と同じであり、ＮＦＣによる通信の周波数帯ではハイインピーダンスとなり、ＵＨＦ帯による通信の周波数帯ではローインピーダンスとなる。なお、ＨＦ帯による通信及びＵＨＦ帯による通信におけるグランド導体パターン１１に流れる電流は実施形態１と同様である。

このように、実施形態２に係るアンテナ装置１Ａであっても、実施形態１と同様に、通信特性を劣化させることなく、共通のグランド導体パターン１１をＵＨＦ帯による通信及びＨＦ帯による通信の放射素子として用いることができる。

（実施形態３）
図６は実施形態３に係るアンテナ装置を示す模式図である。本実施形態に係るアンテナ装置１Ｂは、グランド導体パターン１１が形成された基板１０、コイルアンテナ２及び電界放射型アンテナ３を備えている点で、実施形態１に係るアンテナ装置１と同じである。本実施形態では、グランド導体パターン１１のスリット１１１と隣接する部分は、浮遊容量により接続される構成となっている。

具体的には、基板１０の裏面には他の平面導体である裏面電極パターン１２が形成されている。裏面電極パターン１２は、基板１０の厚み方向から視て、スリット１１１に対向し、かつ、スリット１１１を挟んで対向するグランド導体パターン１１の一部と重なるよう設けられている。対向する裏面電極パターン１２及びグランド導体パターン１１の間には浮遊容量Ｃ２，Ｃ３が形成される。形成される浮遊容量Ｃ２，Ｃ３が実施形態１に係るチップコンデンサ４と同様の特性を有するように、裏面電極パターン１２の大きさ、裏面電極パターン１２及びグランド導体パターン１１間の距離又は裏面電極パターン１２の位置等が設定される。

実施形態３に係るアンテナ装置１Ｂであっても、実施形態１と同様に、通信特性を劣化させることなく、共通のグランド導体パターン１１をＵＨＦ帯による通信及びＨＦ帯による通信の放射素子として用いることができる。また、裏面電極パターン１２とグランド導体パターン１１との間に形成される浮遊容量を本発明の接続手段として用いるため、部品としての容量素子が必要なくなり、省スペース化及びコストダウンを図ることができる。

（実施形態４）
図７は実施形態４に係るアンテナ装置を示す模式図である。本実施形態に係るアンテナ装置１Ｃは平面導体である金属板１６を備え、金属板１６をＨＦ帯による通信及びＵＨＦ帯による通信における放射素子として用いている。金属板１６は独立した部材であってもよいし、携帯電話機の筐体の一部、すなわち金属からなる筐体や筐体の表面は内面に設けられた金属膜などであってもよい。ＵＨＦ帯では基板上のグランド導体パターンを放射板として使用することによって、アンテナ体積が大きくなるため通信特性が良くなる。一方、基板には他のチップ部品等が実装されているため、その影響を受けて通信特性が劣化する可能性があり、またアンテナ設計自体が困難になる。それに対し、平面導体を独立した部材とした場合や筺体の一部を平面導体として使用した場合、コイル導体以外の構成要素がほとんど実装されないため通信特性が劣化しにくくなり、設計が容易となる。

アンテナ装置１Ｃは、グランド導体パターン１１が形成された基板１０を備えている。アンテナ装置１Ｃはバッテリーパック１５を備え、バッテリーパック１５が基板１０に並んで設けられている。基板１０には電界放射型アンテナ３が設けられ、不図示の給電部が、電界放射型アンテナ３及び基板１０のグランド導体パターン１１に接続されている。

金属板１６は、長辺及び短辺からなる矩形状であって、長手方向の一端部がグランド導体パターン１１側に折れ曲がった形状となっている。以下、金属板１６における面積が最大の平面を主面という。金属板１６は、主面がバッテリーパック１５に対し略平行に対向するように、折れ曲がった端部が基板１０に設けられている。基板１０には、例えば不図示のスルーホール導体が形成され、基板１０に実装された金属板１６はグランド導体パターン１１に接続されている。また、金属板１６の折れ曲がった端部には、矩形状の切り欠き１６３が形成されていて、金属板１６を基板１０に実装した場合、切り欠き１６３により金属板１６と基板１０との間に間隙が形成されるようになっている。

金属板１６の主面には、長辺側端部から短手方向に沿って形成されたスリット１６１、及びスリット１６１に連結された開口部１６２が形成されている。スリット１６１及び開口部１６２は金属板１６の厚み方向に貫通している。金属板１６には、スリット１６１を跨ぐようにチップコンデンサ４が設けられている。また、金属板１６のバッテリーパック１５側の面には、コイルアンテナ２が設けられている。

ＨＦ帯による通信の場合、実施形態１での説明と同様に、チップコンデンサ４がハイインピーダンスとなり、金属板１６の主面の周縁に沿って電流が流れ、ブースターアンテナとして機能する。また、ＵＨＦ帯による通信の場合、チップコンデンサ４がローインピーダンスとなり、グランド導体パターン１１を介して、給電部からの電流が図中破線矢印で示すように流れる。すなわち、金属板１６は、実施形態１に係るグランド導体パターン１１に相当し、ＨＦ帯による通信及びＵＨＦ帯による通信での放射素子として作用する。

図８は図７のVIII−VIII線における断面を模式的に示す図である。コイルアンテナ２は、磁性体シート２３が金属板１６の主面との間にフレキシブル基板２２を挟む構成となっている。ＨＦ帯による通信の場合、開口部１６２及びコイルアンテナ２には磁束（破線矢印）が鎖交するが、磁性体シート２３を設けているので、コイルアンテナ２の磁束がバッテリーパック１５に達することがなく、バッテリーパック１５による影響を受けない。また、金属板１６の切り欠き１６３により、グランド導体パターン１１と金属板１６との間の間隙を大きくでき、磁束はこの切り欠き１６３を通過するため、金属板１６により磁束が遮られ、通信特性が劣化することを防止できる。

以上説明したように、バッテリーパック１５等、他の部品により基板１０の大きさを確保でき、グランド導体パターン１１のサイズが小さくなる場合であっても、一の金属板１６をＨＦ帯による通信及びＵＨＦ帯による通信での放射素子として用いることができる。そして、金属板１６を用いた際に、チップコンデンサ４によりスリット１６１部分を実質的に開放又は短絡させて、電流経路を通信に応じて変更させることで、通信特性の劣化を防止できる。

（実施形態５）
図９（Ａ）は実施形態５に係るアンテナ装置を備えた携帯電話機の下面透視図、図９（Ｂ）は携帯電話機の上面透視図である。本実施形態に係る携帯電話機３０はカメラモジュール３６を備えており、図９では、携帯電話機３０のカメラレンズが露出した面を下面とし、液晶表示画面が設けられた面を上面とする。

実施形態５に係る携帯電話機３０は樹脂製の筐体３０Ａを備えている。筐体３０Ａには、実施形態５に係るアンテナ装置１Ｄ、バッテリーパック３１、基板３２，３３等が収容されている。基板３２，３３は、平面視でバッテリーパック３１を挟んで設けられ、同軸ケーブル３５により電気的に接続されている。

アンテナ装置１Ｄは、バッテリーパック３１、基板３２，３３に対向するよう配置された金属部材としての平面導体１１Ａを備えている。平面導体１１Ａは、アンテナ装置１Ｄを備える携帯電話機３０の筐体３０Ａに貼り付けられたものであってもよいし、筐体３０Ａ内部にメッキ加工等で形成された電磁波シールド部材を用いたものであってもよい。平面導体１１Ａは矩形状であって、基板３２，３３に実装された後述の電界放射型アンテナ３Ａ，３Ｂと重ならないように配置されている。平面導体１１Ａには、短手方向に延びたスリット１１１Ａと、スリット１１１Ａに連結された円形状の開口部１１２Ａとが形成されている。

アンテナ装置１Ｄはコイルアンテナ２Ａ及びチップコンデンサ４Ａを備えている。実施形態１に係るコイルアンテナ２と同様に、コイルアンテナ２Ａはフレキシブル基板（不図示）にコイル導体２１Ａが円形状に巻回されている。また、コイル導体２１Ａの形成面とは反対側の面においてフレキシブル基板と接するように磁性体層（不図示）が設けられている。コイルアンテナ２Ａはコイル導体２１Ａのコイル開口部ＣＷが、開口部１１２Ａと重なるように平面導体１１Ａに設けられている。コイル導体２１Ａの両端部には、基板３３に設けられた後述する接触ピン３４Ａ，３４Ｂが接続されていて、接触ピン３４Ａ，３４Ｂを介して基板３３の不図示の給電部から給電される。これにより、図３で説明したように、平面導体１１Ａに電流が流れる。

また、チップコンデンサ４Ａは、平面導体１１Ａの端部近傍にスリット１１１Ａを跨いで設けられている。チップコンデンサ４Ａは、実施形態１に係るチップコンデンサ４と同様、流れる電流に係る周波数に応じてハイインピーダンス又はローインピーダンスとなる。すなわち、平面導体１１Ａのスリット１１１Ａが形成された部分は、チップコンデンサ４Ａがハイインピーダンスのときには実質的に開放となり、ローインピーダンスのときには実質的に短絡される。

基板３２には、電界放射型アンテナ３Ａ、及び平面導体１１Ａに接触する接触ピン３２Ａ，３２Ｂが設けられている。不図示の給電部から、電界放射型アンテナ３Ａと、接触ピン３２Ａ，３２Ｂを介して平面導体１１Ａとに電流が流れることにより、電界放射型アンテナ３Ａ及び平面導体１１Ａは携帯電話機３０のＵＨＦ帯による通信用のアンテナ（ダイポールアンテナ）として機能する。給電部は、基板３２に実装されてもよいし、基板３３に実装されてもよい。

基板３３には、電界放射型アンテナ３Ｂと、平面導体１１Ａに接触する接触ピン３３Ａ，３３Ｂと、平面導体１１Ａのコイルアンテナ２Ａのコイル導体両端部に接続される接触ピン３４Ａ，３４Ｂとが設けられている。基板３３には、電界放射型アンテナ３Ｂ、及び平面導体１１Ａに接触する接触ピン３３Ａ，３３Ｂが設けられている。不図示の給電部から、電界放射型アンテナ３Ｂと、接触ピン３３Ａ，３３Ｂを介して平面導体１１Ａとに電流が流れることにより、電界放射型アンテナ３Ｂ及び平面導体１１Ａは携帯電話機３０のＵＨＦ帯による通信用のアンテナ（ダイポールアンテナ）として機能する。

また、基板３３にはカメラモジュール３６が設けられている。カメラモジュール３６は、カメラレンズが平面導体１１Ａの開口部１１２Ａから露出するよう設けられている。このように、開口部１１２Ａから突出したカメラレンズを露出させることで、平面導体１１Ａを筐体３０Ａに設けても、カメラモジュール３６等の他の電子部品の障害とならない。

このように、実施形態５では、上述の各実施形態と同様に、通信特性を劣化させることなく、平面導体１１ＡをＨＦ帯による通信及びＵＨＦ帯による通信の二つの通信で放射素子として用いることができる。このため、アンテナ装置１Ｄの部品点数を削減でき、コストダウンを図れる。また、ＵＨＦ帯による通信においてスリット１１１Ａ及び開口部１１２Ａに沿って電流が流れる場合、スリット１１１Ａ等の長さを考慮して平面導体１１Ａを設計する必要があるが、チップコンデンサ４Ａによりスリット１１１Ａ部分を短絡させることで、ＵＨＦ帯による通信におけるスリット１１１Ａ等の長さを無視でき、設計の手間を省くことができる。

また、電界放射型アンテナ３Ａ，３Ｂから出力される電流は基板３２，３３内の電極等を通じて、さらに同軸ケーブル３５にも流れる。このため、平面導体１１Ａが仮にない場合であっても、基板３２，３３及び同軸ケーブル３５によって、基板３２，３３中の金属部分（例えばグランド電極）が放射体として機能することにより、所謂筐体３０Ａのアンテナ化による特性の改善がある。しかし、基板３２，３３には多数のチップ部品が実装されていることなどから、その影響で特性が劣化することがある。そこで、本実施形態のように平面導体１１Ａに筐体３０Ａの電流が流れるようにすることによって特性の改善を図ることが出来る。

また、実施形態１に係るチップコンデンサ４と同様の接続手段としての機能を有するチップコンデンサ４Ａが設けられているので、電界放射型アンテナ３Ａ，３Ｂから出力される電流は接続手段を介して流れることからスリット１１１Ａ等に沿って流れることはない。このため、電界放射型アンテナ３Ａ，３Ｂによる通信時に流れる電流が磁界放射型アンテナの磁性体層付近を流れることがなく、磁性体層での損失により電界放射型アンテナによる通信特性が劣化するのを防止できる。

なお、本実施形態では、３つの電界放射型アンテナ３Ａ，３Ｂを有していたが、電界放射型アンテナは１つであっても構わない。

以上、本発明に係るアンテナ装置及び通信端末について説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、接続手段は、チップコンデンサもしくは対向する裏面電極パターンからなる例を示したが、間隔を小さくしたスリット間に発生する容量を接続手段として用いてもよい。また、スリットを櫛歯状に形成することによって接続手段を構成してもよい。また、スリットの幅は開口部の幅と同じに設定してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ−アンテナ装置
２−コイルアンテナ（磁界結合型アンテナ）
３−電界放射型アンテナ（電界放射型アンテナ）
４−チップコンデンサ（接続手段）
５−給電部
１０−基板（誘電体基板）
１１−グランド導体パターン（平面導体）
１２−裏面電極パターン（別の平面導体）
２１−コイル導体
２２−フレキシブル基板
２３−磁性体シート
１１１−スリット
１１２−開口部
ＣＷ−コイル開口部
Ｃ２，Ｃ３−浮遊容量

Claims (7)

1. 厚み方向に貫通している開口部及び一端部から前記開口部まで延びているスリットが形成された平面導体と、
   第１周波数帯で動作し、前記平面導体を放射板として用いる電界放射型アンテナと、
   磁性体層及び前記磁性体層に沿って形成されたコイル導体を有し、前記厚み方向から視て前記開口部と一部が重なる位置に配置され、前記第１周波数帯よりも低い周波数帯である第２周波数帯で動作する磁界結合型アンテナと、
   前記スリットにより分断された前記平面導体の一部を電気的に接続する接続手段と、
   を備え、
   前記接続手段は、前記第１周波数帯に対して実質的に短絡となり、前記第２周波数帯に対して実質的に開放となる、
   アンテナ装置。
2. 前記接続手段は、前記第１周波数帯に対して誘導性を有し、前記第２周波数帯に対して容量性を有するリアクタンス素子である、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記接続手段は前記平面導体の前記スリットの前記一端部近傍に形成されている、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記電界放射型アンテナが配置された基板を備え、
   前記平面導体の少なくとも一部は前記基板に形成された導体パターンである、
   請求項１から３の何れかに記載のアンテナ装置。
5. 前記第１周波数帯はＵＨＦ帯であり、前記第２周波数帯はＨＦ帯である、
   請求項１から４の何れかに記載のアンテナ装置。
6. 前記電界放射型アンテナが配置された基板を備え、
   前記基板の厚み方向で前記導体パターンに対向するよう前記基板に形成され、前記スリットと一部が対向している別の平面導体を備え、
   前記接続手段は、前記平面導体及び前記別の平面導体間に形成される浮遊容量である、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
7. 請求項１から６の何れかに記載のアンテナ装置と、
   筐体と、
   を備える通信端末であって、
   前記筐体は金属部分を有し、前記平面導体は前記金属部分の少なくとも一部から構成される、通信端末。

Images