JP2014053885A - マルチバンドアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で動作周波数の要件を容易に満たしうるマルチバンドアンテナを提供すること。
【解決手段】 複数の周波数帯で動作するマルチバンドアンテナであって、給電点と、給電点に接続される第１の導体部と、第１の導体部から分岐し、線状の形状を有すると共に、その第１の導体部の逆側の端部は開放端である、少なくとも２つの第２の導体部と、を有する。少なくとも２つの第２の導体部のうちの２つの第２の導体部は、開放端がアンテナが形成される領域における辺のうち給電点と最も近い辺と略平行で略同一の方向を向き、２つの第２の導体部は、その辺と平行な部分における２つの第２の導体部の導体間距離が、第１の距離である一部と、第１の距離より短い第２の距離である他の一部とを有し、少なくとも上述の他の一部において、２つの第２の導体部は電磁的に結合するように構成される。
【選択図】 図２

Description

本発明はマルチバンドアンテナに関する。

近年、様々な電子機器に無線通信機能が搭載されている。また、一つの電子機器に複数の無線通信の規格を搭載する機器も増えてきており、これらの機器においては、それぞれの規格に対応した複数の周波数帯で動作するアンテナを実装する必要がある。また、機器の小型化に応じて、このような複数の周波数帯で動作するアンテナをできるだけ小さいスペースに配置することが要求される。このため、１つのアンテナが複数の動作帯域を持ち、かつ所望のアンテナ動作帯域幅を有することが求められている。

例えば、特許文献１には、二つの周波数帯で動作するデュアルバンドアンテナとして、無給電素子を付加することで構成する方法が提案されている。また、例えば特許文献２又は非特許文献１では、デュアルバンドアンテナまたはマルチバンドアンテナとして、広帯域なアンテナ特性をもつアンテナの構成が提案されている。

特許第４７１０４５７号公報 特許第４４５７８５０号公報

Ｒｏｄ Ｗａｔｅｒｈｏｕｓｅ，"Ｐｒｉｎｔｅｄ Ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ"，ＷＩＬＥＹ，２００７年，ＩＳＢＮ９７８−０−４７０−５１０６９−８，ｐｐ．２５７−２７９

一般に、電子機器は小型化が要求されるため、電子機器の部品であるアンテナについても当然小型化することが要求される。また、無線に関する法律は各国で異なるため、同じ無線通信規格であっても各国で使用する周波数は異なる。そのため、電子機器が世界各国で販売されることを想定すると、例えば無線ＬＡＮにおける５ＧＨｚ帯では、主な国に対応するためには５ＧＨｚから６ＧＨｚ程度の非常に広い動作帯域幅を達成するアンテナが要求される。しかし、従来のアンテナは、小型で、かつ複数の周波数帯で動作し、また無線規格によっては広帯域で動作するという要件を十分に満足するものではないという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、小型で動作周波数の要件を容易に満たしうるマルチバンドアンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によるマルチバンドアンテナは、複数の周波数帯で動作するマルチバンドアンテナであって、給電点と、給電点に接続される第１の導体部と、第１の導体部から分岐し、線状の形状を有すると共に、その前記第１の導体部の逆側の端部は開放端である、少なくとも２つの第２の導体部と、を有し、前記少なくとも２つの第２の導体部のうちの２つの第２の導体部の開放端は、アンテナが形成される領域における辺のうち前記給電点と最も近い辺と略平行で略同一の方向を向き、前記２つの第２の導体部は、前記辺と平行な部分における当該２つの第２の導体部の導体間距離が、第１の距離である一部と、当該第１の距離より短い第２の距離である他の一部とを有し、少なくとも前記他の一部において、前記２つの第２の導体部は電磁的に結合する、ことを特徴とする。

本発明によれば、小型で動作周波数の要件を容易に満たすことができるマルチバンドアンテナを提供することができる。

ノートＰＣのカードスロットに無線ＬＡＮカードが挿入された状態を示す図。 デュアルバンドアンテナの構成を示す正面図。 図２のデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 給電点２０１、導体部２０２、導体部２０３、アンテナグランド２０５、及び誘電体基板（ＦＲ４基板）２０６で構成したアンテナ構成を示す正面図。 図４のアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 給電点２０１、導体部２０２、導体部２０４、アンテナグランド２０５、及び誘電体基板（ＦＲ４基板）２０６で構成したアンテナ構成を示す正面図。 図６のアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 デュアルバンドアンテナの２つの導体の導体間距離を説明する図。 導体間距離を変化させた場合のデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 デュアルバンドアンテナの２つの導体の結合位置を説明する図。 結合位置を変化させた場合のデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 デュアルバンドアンテナの２つの導体の結合部分の長さを説明する図。 結合部分の長さを変化させた場合のデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 デュアルバンドアンテナの別の構成例を示す正面図。 図１４のデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 実施形態２に係るデュアルバンドアンテナの構成例を示す正面図。 図１６のデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 実施形態２に係るデュアルバンドアンテナの別の構成例を示す正面図。 図１８のデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 図２のデュアルバンドアンテナに誘電体シートを貼りつけた場合の、デュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 実施形態４に係るデュアルバンドアンテナの構成例を示す正面図及び斜視図。 図２１のデュアルバンドアンテナの結合部分の線幅を変化させた場合の反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。 実施形態４に係るデュアルバンドアンテナの別の構成例を示す正面図及び斜視図。 図２３のデュアルバンドアンテナの結合部分の線幅を変化させた場合の反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜＜実施形態１＞＞
本実施形態では、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ）の規格に準拠した無線通信機能で用いられるアンテナについて考える。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎの全てに対応するためには、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の両周波数帯で動作するデュアルバンドアンテナが要求される。ここで、上述のように、電子機器の筺体に組み込むアンテナは小型化が要求される。また無線通信機能を電子機器に組み込む場合、無線モジュール基板の各層から導体を取り除いてアンテナ領域を確保し、アンテナ領域にパターンアンテナをプリントして実装することが一般的である。また、アンテナはアンテナ周辺に物体が存在すると、電磁波の放射を妨げることになる。このため、アンテナの周囲にできるだけ物体が存在しない状態にするために、電子機器に組み込まれるアンテナは、周辺物体よりも飛び出した状態で実装されることが要求される。しかし、その電子機器を使用するユーザの利便性の観点からは、そのような突起部分は少なくすることが重要である。

図１は、無線ＬＡＮ通信機能を持つ無線ＬＡＮカード１０２が、ノートＰＣ１０１のカードスロットに挿しこまれている状態を示す図である。この場合、無線ＬＡＮカードに実装されるアンテナがノートＰＣ１０１内に入り込むと、アンテナから放射される電磁波の放射が妨げられる。このため、図１では、無線ＬＡＮカード１０２のアンテナ実装部分がノートＰＣ１０１外にある状態となっている。しかし、このようなアンテナによる突起部が存在すると、例えばユーザが、何らかの作業中に、その突起部にひっかかってしまう可能性がある。したがって、無線ＬＡＮカード１０２に実装されるアンテナは薄形、すなわちアンテナが構成される面積が、短辺が長辺に比して極力短い形状であり、ノートＰＣ１０１より外に出るアンテナ突起部分を極力少なくすることが求められる。

このように、電子機器に組み込まれるアンテナには、アンテナ領域の１辺が極力短く、薄い形状が求められる場合がある。また、小型アンテナにおいては、アンテナに与えられる面積が小さいため、設計の自由度を十分に高く確保することが重要である。このため、以下では、モジュール基板上（平面上）にパターンで構成される、薄い形状の、小型で設計自由度の高いデュアルバンドアンテナの実施形態について説明する。

（アンテナの構成）
図２は本実施形態に係るデュアルバンドアンテナの構成例を示す正面図である。本実施形態に係るデュアルバンドアンテナは、給電点２０１、第１の導体部２０２、及び第１の導体部から分岐する２つの第２の導体部２０３並びに２０４で構成され、アンテナグランド２０５を備える。以下では、簡単のため、特に区別する必要がない場合は第１〜第２の導体部２０２〜２０４について、単に「導体部」と呼ぶ。図２において、第１の導体部２０２と、第２の導体部２０３及び２０４とを黒色部分で示す。また、導体で構成されるアンテナグランド２０５を斜線部分で示す。アンテナグランド２０５には、実際には、無線機能を実現するための各種部品が実装されるが、本実施形態ではそれらの各種部品は考慮しない。２つの第２の導体部２０３及び２０４は、線状の形状を有し、第１の導体部２０２と接続されない、逆側の端部は開放端である。また、２つの第２の導体部２０３及び２０４は、開放端近辺において近接し、結合する。ここでの「結合」とは、静電結合（容量結合）、磁気結合（誘導結合）、又はこれらの両方が混在する電磁結合を含む電磁的な結合を表す。なお、第１の導体部２０２、第２の導体部２０３及び２０４は、実際には基板の平面上にパターンで形成されるため、詳細に観察すると薄い板状の形状を有する。本明細書及び特許請求の範囲において、このような形状を含めて「線状の形状」と表現する。

デュアルバンドアンテナの各導体部およびアンテナグランドの上には、レジスト（絶縁体の保護被膜）がある。また、本実施形態では、２つの第２の導体部２０３及び２０４の開放端に対向する位置に、所定の距離だけ離してアンテナグランド２０５の一部が設けられるようにしている。これは、第２の導体部２０３及び２０４の開放端の少なくともいずれかとアンテナグランド２０５との距離（開放端とアンテナグランド２０５の領域との最短距離）が所定長以下となるようにアンテナグランド２０５を設けたものである。このようにすることで、図２のデュアルバンドアンテナの特性を向上させることができる。例えば、上述のように、第２の導体部２０３（及び２０４）の開放端とアンテナグランド２０５との距離を所定長以下とすることで、その範囲にアンテナグランド２０５がない場合と比べて、給電点２０１から電力を入力した場合の反射係数を小さくし、動作周波数帯域の幅を広げることができる。なお、本実施形態では、２つの第２の導体部２０３及び２０４の開放端に対向する位置にアンテナグランド２０５を設けたが、これに限られない。すなわち、第２の導体部２０３及び２０４の開放端と、アンテナグランド２０５が占める領域との最小距離が所定長以下となるのであれば、開放端に対向する位置にアンテナグランド２０５が設けられなくてもよい。

各導体は、誘電体基板（ＦＲ４基板）２０６の平面上にパターンで形成されている。誘電体基板（ＦＲ４基板）２０６は、比誘電率は例えば４．２である。誘電体基板（ＦＲ４基板）２０６上で、アンテナグランド２０５が無い部分がアンテナ領域であり、図２では、アンテナ領域のサイズは１５ｍｍ×５．５ｍｍである。また、誘電体基板、導体部、レジスト全てを合わせた基板の厚さは、０．８７８ｍｍである。このアンテナ領域のサイズは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎで用いられる２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のパターンアンテナとしては従来技術と比較して小型サイズであり、またアンテナ領域は短辺が長辺に比較して十分短い薄い長方形となっている。

図３は、図２に示すデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）の、シミュレーション結果を示す図である。図から分かるように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎで用いられる２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の両周波数帯において十分な反射特性が得られ、これらの帯域でアンテナとして動作することが分かる。

また、２．４ＧＨｚ帯に関しては、反射特性が−６ｄＢ以下の帯域幅が約１００ＭＨｚである。無線ＬＡＮで必要となる帯域幅は約７０ＭＨｚであるため、無線ＬＡＮで要求される動作帯域幅を確保できていることが分かる。一方、５ＧＨｚ帯においては、無線ＬＡＮのために広い動作帯域幅（約１ＧＨｚ）が要求される。これに対して、本実施形態のデュアルバンドアンテナは、反射特性が−１０ｄＢ以下の帯域幅が約１．８ＧＨｚである。したがって、本実施形態に係るデュアルバンドアンテナは、無線ＬＡＮで要求される動作帯域幅と比較して非常に広い動作帯域幅を確保できていることが分かる。

（アンテナの動作）
続いて、本実施形態に係るデュアルバンドアンテナの動作について説明する。

（各導体の役割）
まず、第１の導体部２０２と、第１の導体部２０２から分岐している２つの第２の導体部２０３及び２０４の役割を説明する。まず、２つの第２の導体部２０３及び２０４のいずれかを含まない構成での、本実施形態に係るアンテナの挙動を示す。導体部２０４を含まない構成は、図４に示すように、給電点２０１、導体部２０２、導体部２０３、アンテナグランド２０５、誘電体基板（ＦＲ４基板）２０６で構成されるアンテナとなる。この反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果は図５に示す通りであり、共振周波数は約３．２５ＧＨｚであることが分かる。次に、導体部２０３を含まない構成は、図６に示すように、給電点２０１、導体部２０２、導体部２０４、アンテナグランド２０５、誘電体基板（ＦＲ４基板）２０６で構成されるアンテナとなる。この反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果は図７に示す通りであり、共振周波数は約６．２５ＧＨｚであることが分かる。以上のことから、図２に示すデュアルバンドアンテナにおいて、導体部２０２〜導体部２０３の経路は主に低域側のアンテナ特性に寄与していることが分かる。また、導体部２０２〜導体部２０４の経路は主に高域側のアンテナ特性に寄与していることが分かる。

（導体間距離とアンテナ特性）
次に、導体部２０３及び２０４の導体間距離とアンテナ特性の変化の関係について説明する。デュアルバンドアンテナにおいて、図８に示すように、高域側のアンテナ特性に寄与する導体部２０４の長さａを変化させ、導体部２０３及び２０４の導体間距離ｄの距離を変化させたときの反射特性のシミュレーション結果を図９に示す。

図９のシミュレーション結果から、低域側および高域側のそれぞれの共振周波数は、距離ｄが減少するにつれて低い方へシフトすることが分かる。このことから、導体部２０３及び２０４の導体間距離ｄを短くするにつれて、導体部２０３及び２０４間の結合が強くなり、高域側と低域側のそれぞれの共振周波数を低い方へシフトすることができる効果が得られることが分かる。なお、この場合、図９の２．４ＧＨｚ帯の特性に着目すると、導体部２０３及び２０４の導体間距離ｄを短くするにつれて、アンテナ動作帯域幅が狭くなっていることが分かる。なお、図２のデュアルバンドアンテナのｄは、０．１ｍｍである。

（結合位置とアンテナ特性）
次に、導体部２０３及び２０４の結合する結合位置とアンテナ特性の変化の関係について説明する。

図１０に示すように、導体部２０４の長さｂを変化させ、導体部２０３及び２０４の結合位置を変化させる。図１１は、図１０の距離ｔを、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍと変化させたときの反射特性の変化を示す図である。図１１から、距離ｔが増加するにつれて、すなわち、導体部２０３及び２０４の結合位置が、低域側の第２の導体部２０３の開放端から離れるにつれて、２．４ＧＨｚ帯の共振周波数が低い方へのシフト量が減っていることが分かる。また、図１１から、距離ｔを増加するにつれて、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ動作帯域幅が広くなっていることが分かる。これは、２．４ＧＨｚ帯での導体部２０３における導体部２０４との間の結合が弱まるからであると考えられる。すなわち、開放端に近い位置で結合させることにより、共振周波数を大きく低い方へシフトさせることができるという効果を得ることができる。なお、図１記載のデュアルバンドアンテナのｔは、２．０ｍｍである。

一方、５ＧＨｚ帯の共振周波数には大きな変化はない。これは、ｔを変化させても、結合位置に導体部２０４の開放端が含まれる状況には変わりがないからであると考えられる。ただし、距離ｔを変化させると、主に５ＧＨｚ帯で動作する導体部２０２、導体部２０４の経路が変化することになるため、この経路長の変化により５ＧＨｚ帯の特性は、若干ではあるが変動する。

以上のように、ｔを変化させることにより、５ＧＨｚ帯の動作周波数を大きく変化させずに、２．４ＧＨｚ帯の動作周波数を大きく変化させることができる。

（結合部分の長さとアンテナ特性）
次に、導体部２０３及び２０４が結合する、結合部分の長さとアンテナ特性の変化との関係について説明する。本説明では、図１２に示すように、導体部２０４の長さｃを変化させ、導体部２０３及び２０４の結合部分の長さを変化させ、その場合のアンテナ特性を示す。図１３は、図１２における結合部分の長さｃを、１．５ｍｍ、２．５ｍｍ、３．５ｍｍと変化させたときの反射特性を示す図である。図１３から、長さｃが長くなるにつれて、共振周波数が低い方へシフトしていることが分かる。つまり、導体部２０３及び２０４の結合部分の長さが増加するにつれて、導体部２０３及び２０４間の結合が強まり、結合が強まるにつれて共振周波数は低い方へシフトしていると考えられる。また、２．４ＧＨｚ帯の特性に着目すると、導体部２０４の長さｃを長くするにつれてアンテナ動作帯域が狭くなっていることが分かる。一方で、５ＧＨｚ帯で動作する導体部２０２、導体部２０４の経路は、距離ｃを変化させると大きく変化することになる。このため、５ＧＨｚ帯の特性においては、結合部分の長さの変化と共に、経路長の変化が共振周波数に影響を与えていると考えられる。なお、図１記載のデュアルバンドアンテナのｃは、２．５ｍｍである。

ここで、図１２において、導体部２０４の長さｃを延ばしていき、導体部２０４の開放端部が導体部２０３の開放端部を超えた場合、導体部２０３においては、導体部２０４との結合部分の長さおよび結合位置は変化しないこととなる。このため、この場合には、２．４ＧＨｚ帯の動作周波数は大きく変化しない。しかし、導体部２０４においては、導体部２０３との結合位置は開放端から外れることになり結合位置が変化する。また導体部２０４の経路長も変化する。これを利用し、５ＧＨｚ帯側の動作周波数を調整することができると考えられる。ただし、単にcの長さを変化させると、アンテナグランド２０５との結合の変化により、高域側及び低域側において、動作周波数の変動が生じうることに留意されたい。

上述の通り、導体部２０３及び２０４の結合が強固なものになるほど、それぞれの導体部に対応するアンテナの動作周波数が低い方へシフトすることが分かった。そして、本実施形態では、この結合の強さを調整するために、導体間距離、結合をさせる導体の位置関係、及び結合部分の長さの少なくともいずれかを用いることができることを示した。

アンテナは、一般に、動作する周波数が低周波になるほどサイズ（長さ）が大きくなる。一方で、本実施形態によれば、２つの導体間の結合により、低域側と高域側のそれぞれの共振周波数が低い方へシフトする。すなわち、結合により、アンテナは、その実際のサイズより大きいアンテナと同様の共振周波数を得ることができる。本実施形態のアンテナはこの効果を利用し、アンテナサイズの小型化を実現し、かつ、５ＧＨｚ帯の動作帯域幅は、必要な動作帯域よりもはるかに大きな動作帯域を確保することができている。基本的なアンテナであるモノポールアンテナにおいては、アンテナ長は動作周波数帯の波長のおよそ４分の１にすることが知られている。一方で、本実施形態のようなデュアルバンドアンテナにより、導体部２０２と導体部２０３の長さの和は低域側の動作周波数の波長の４分の１より短く、導体部２０２と導体部２０４の長さの和は高域側の動作周波数の波長の４分の１より短くすることができる。なお、ここで述べた「波長」とは、アンテナが構成される空間における波長である。例えば、アンテナが自由空間中に構成される場合は自由空間中の波長であり、アンテナが無限に大きな誘電体中に構成される場合は誘電体中の波長である。また、本実施形態のように誘電体基板上にアンテナを構成する場合には、空気層、誘電体層に基づき求められる実効誘電率を用いて算出される波長である。

なお、実際のアンテナ設計時には、上述のように、導体部２０３及び２０４の導体間距離、導体部２０３及び２０４の結合部分の長さおよび位置を調整して結合の強さを調整する。それによって、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯のインピーダンスを調整することが可能となり、自由度の高い設計が可能となる。この場合、上述のように結合を強めて共振周波数を低い方へシフトさせた場合、アンテナの動作帯域幅が狭くなる現象も起こるため、設計時には必要なアンテナ動作帯域幅を満たしながら小型化を図るように設計することが重要となることに留意されたい。また、アンテナ領域が狭くなり、アンテナ領域の短辺がさらに短くなると、導体部２０３及び２０４が給電点２０１付近のアンテナグランド２０５に近付くことで、そのアンテナグランド２０５と結合し、アンテナ特性に影響を与えうる。ただし、本実施形態に係るアンテナ構成は、アンテナ領域の短辺が短くなっても、導体部２０３および導体部２０４の開放端は、給電点２０１付近のアンテナグランド２０５から離れて平行に配置されている。このため、本実施形態に係るアンテナは、アンテナグランド２０５との結合が抑制される構成となっている。

また、本実施形態に係るデュアルバンドアンテナは、結合部分において、給電点２０１から導体部２０３の開放端へ向かう方向と、給電点２０１から導体部２０４の開放端へ向かう方向とが、同一又は略同一となっている。これにより、結合部分の長さや位置を、他のアンテナ導体と干渉することなく容易に変更することができ、このため、設計の自由度をさらに高めることが可能となる。

以上のように、図２に示すデュアルバンドアンテナの構成により、導体部２０３及び２０４で生じる結合の大きさを調整して所望のアンテナ特性を得ることで、薄型で小型、かつ設計自由度の高いデュアルバンドアンテナを実現することが可能となる。

本実施形態に係るデュアルバンドアンテナは、図２に示した形状以外の形状で実現することもできる。例えば、図１４に、図２とは異なる基板上に設計した場合のデュアルバンドアンテナの正面図を示す。図１４の例では、誘電体基板（ＦＲ４基板）の比誘電率は４．４である。誘電体基板（ＦＲ４基板）上でアンテナグランドが無い部分がアンテナ領域であり、アンテナ領域の形状は長方形ではない。アンテナ領域の寸法は、図１４中に記載の通り、短辺の最大幅は８ｍｍであり、長辺の幅は１１．５ｍｍである。図１４においても、図２と同様に、黒色部分が導体部であり、斜線部分がアンテナグランドである。また、デュアルバンドアンテナの各導体部およびアンテナグランドの上には、レジストがある。誘電体基板、導体部、レジスト全てを合わせた基板の厚さは、０．７６７５ｍｍである。

図１５は、図１４に示すデュアルバンドアンテナの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図である。図１５に示すように、図１４のデュアルバンドアンテナは、２．４ＧＨｚ帯において反射特性が−６ｄＢ以下の帯域幅が約１２０ＭＨｚで、５ＧＨｚ帯において反射特性が−１０ｄＢ以下の帯域幅が約１．２ＧＨｚという反射特性を得られることが分かった。したがって、図１４のデュアルバンドアンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎで用いられる２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の両周波数帯で、要求される動作帯域幅と比較して非常に広い動作帯域幅を確保できることが分かった。すなわち、図１４のような形態のデュアルバンドアンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎで用いるアンテナとして動作可能であることが分かった。

なお、本実施形態ではＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎに用いる２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯で動作するデュアルバンドアンテナに関して述べたが、これ以外の周波数帯のデュアルバンドアンテナも同様に設計可能である。また本実施形態では、二つの動作周波数帯をもつデュアルバンドアンテナに関して述べたが、アンテナの導体部を増加させることで、さらに多くの動作周波数帯で動作するマルチバンドアンテナとすることもできる。具体的には、上述の説明では２つの第２の導体部２０３及び２０４を有する例を示したが、第２の導体部の数を３つ以上にすることによりマルチバンドアンテナとすることができる。この場合、マルチバンドアンテナを構成する複数の第２の導体部のうち、２つの第２の導体部を結合させることで、第２の導体部が２つの場合と同様の効果が得られる。また、例えば複数の第２の導体部を１つの結合部分で結合させても、２つの導体部間の結合の場合と同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、デュアルバンドアンテナをＦＲ４基板上に形成するパターンで実現したが、それ以外の例えば板金あるいは導線で構成されてもよいし、あるいはセラミック等の高誘電体部材内の導線で構成されてもよい。さらに、本実施形態では、本実施形態のデュアルバンドアンテナへの給電に関しては給電点のみを示しており、給電点までの給電線を詳細に説明していない。しかしながら、このような給電線は特に制限されるものではなく、例えば、マイクロストリップ線路・スロット線路・コプレーナ線路等に代表される平面回路、あるいは同軸線路、あるいは導波管等々の、電磁波を伝送する伝送線路であってもよい。

また、本実施形態では、導体部２０３及び２０４は、結合部分において、給電点２０１からそれぞれの導体部の開放端へ向かう方向が同一又は略同一であり、かつ平行又は略平行に配置されたが、それに限られない。すなわち、導体部２０３及び２０４は、互いに少なくとも一部が結合をし、かつ、結合部分の長さや位置を変更しても他のアンテナ導体へ干渉しない位置に配置されていればよい。例えば、導体部２０３及び２０４の距離が所定値以下である領域を結合部分として確保し、その部分では、例えば導体部２０３及び２０４の少なくともいずれかが波状や湾曲した形状をしていてもよい。

なお、この場合も、導体部２０３及び２０４の給電点から開放端へ向かう方向が、全体として反対の方向を向かないようにする。すなわち、少なくとも結合部分の一部において、導体の中心を通る線における給電点から開放端へ向かう方向により定められる、導体部２０３及び２０４のそれぞれに対する２つのベクトルの内積が正の値となるようにする。内積が正の値となるということは、２つの導体が延びる方向のなす角が９０度未満であることを意味し、概ね同様の方向に２つの導体部が延びていることを示す。結合部分において２つの導体の給電点から開放端へ向かう方向が反対方向とならないことで、２つのアンテナ素子をそれぞれ構成する２つの導体の形状の設計の自由度が大きく向上する。すなわち、２つのアンテナの形状が互いの長さなどを制限することが少なくなり、アンテナ設計の自由度を高めることが可能となる。

また、本実施形態では、導体部２０３及び２０４の開放端付近で結合させたが、結合部分が開放端でない部分にあってもよい。すなわち、導体部２０３及び２０４の端部においては結合させず、それ以外の箇所で結合させてもよい。このようにすることにより、さらに設計の自由度を高めることが可能となる。

＜＜実施形態２＞＞
実施形態１では、図２および図１４の構成のデュアルバンドアンテナについて述べた。本実施形態では、実施形態１で述べたデュアルバンドアンテナの導体部２０３の形状を工夫することにより、導体部２０３及び２０４の導体間距離ｄの距離を長くすることが可能であることを示す。また、低域側のアンテナ特性を広帯域にすることが可能であることも示す。

本実施形態で用いるデュアルバンドアンテナ正面図を図１６に示す。図１６記載の誘電体基板（ＦＲ４基板）１６０６、アンテナグランド１６０５、レジストは、実施形態１と同様のものである。また、誘電体基板、導体部、レジスト全てを合わせた基板の厚さも実施形態１と同様で、０．８７８ｍｍである。ただし、図１６の構成では、実施形態１とは異なり、導体部１６０３がメアンダライン形状となっている。このようにアンテナの形状をメアンダライン形状にすることにより、導体部１６０３の経路長を図２の導体部２０３より長くすることが可能となる。実施形態１で述べたように、図２の導体部２０３及び２０４の結合を強くすればするほど、アンテナの動作周波数は低い方へシフトする。また、アンテナは導体の経路長が長ければ長いほど、アンテナの動作周波数は低い方へシフトする。

本実施形態では、図１６の導体部１６０３をメアンダライン形状にし、導体の経路長を図２の導体部２０３よりも長くしたため、低域側の動作周波数が図２の低域側のアンテナと比して低下することとなる。このため、図１６では、低域側の動作周波数を下げるための導体部１６０３と導体部１６０４の結合は、図２の導体部２０３及び２０４の結合よりも弱い結合でよい。このため、本実施形態では、図１６の導体部１６０３と導体部１６０４の導体間距離ｄを０．１５ｍｍとしている。

図１７は、図１６に示すデュアルバンドアンテナの、反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果である。ここで、実施形態１で述べた図２のアンテナ特性である図３と、図１６のアンテナ特性である図１７を比較すると、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯において、反射特性が−６ｄＢ以下の帯域幅はほぼ同等のものが得られている。また、低域側の共振周波数は図３と図１７とでほぼ同様の特性を得られている。

ここで、図２の導体部２０３及び２０４の導体間距離ｄは、０．１ｍｍであり、一方で、図１６の導体部１６０３と導体部１６０４の導体間距離ｄは、上述の通り、０．１５ｍｍである。すなわち、図１６のように導体部１６０３をメアンダライン形状にすることにより、導体間距離ｄを広げたとしても、図２の構成のデュアルバンドアンテナとほぼ同様の低域側の特性を得ることが可能となる。ここで、上述のように、導体間距離ｄは結合の強さを決定し、アンテナ動作周波数を決定する役割をもつ。図２の導体間距離ｄは０．１ｍｍであり、非常に短い距離であり、これはデュアルバンドアンテナを製造する場合、アンテナ特性の誤差の要因となる可能性がある。このため、本実施形態のようにして、導体間距離ｄを長くすることができるようになることで、設計が容易になるという効果が得られる。

一方、図１６のアンテナは、導体部１６０４についてはメアンダライン形状としておらず、かつ結合が図２の場合と比較して弱いため、高域側の共振周波数は、図３の場合と比較して高いままである。しかしながら、高域側についても、同様に導体部１６０４をメアンダライン形状とすることにより、共振周波数を下げることは可能である。したがって、本実施形態のようにメアンダライン形状を用いて共振周波数を下げることにより、結合のための導体間距離ｄの自由度を高め、設計を容易にすることが可能となる。

次に、上述した図１６のデュアルバンドアンテナのようにメアンダライン形状を用いて、さらに、各導体部の長さおよび位置を調整した場合のデュアルバンドアンテナ正面図を図１８に示す。図１８の導体部１８０３と導体部１８０４の導体間距離ｄは０．４ｍｍである。図１９に、図１８に示すデュアルバンドアンテナの、反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す。

図３と図１９を比較すると、図２のアンテナ構成では２．４ＧＨｚ帯において−６ｄＢ以下の反射特性を得られる帯域幅が約１００ＭＨｚであったのに対し、図１８のアンテナ構成により、それが約１８０ＭＨｚまで拡大したことが分かる。実施形態１で示したように、結合が弱まるとアンテナ動作帯域が広帯域化する。したがって、本実施形態の図１８のように導体部１８０３をメアンダライン形状の構成にすることで、図２のアンテナ構成と比して２つの導体部１８０３と導体部１８０４の結合を弱めることができ、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ動作帯域を広帯域化できる。

なお、本実施形態では導体部１８０３のみをメアンダライン形状としたが、導体部１８０４のみ、あるいは導体部１８０３と導体部１８０４両方をメアンダライン形状とすることでも同様の効果を得ることが可能である。また、本実施形態では、導体部の経路長を長くする方法として導体部の形状をメアンダライン形状としたが、経路長を長くできる形状であればその他の形状でもよい。

＜＜実施形態３＞＞
アンテナを電子機器の筺体内に組み込んだ場合、アンテナ特性は電子機器の筺体の部材の影響を受けて特性が変動する。これはアンテナに空気よりも大きな誘電率を持つ部材を近接させた場合にアンテナ動作周波数が低い方へシフトすることからも分かる。

このため、アンテナを電子機器の筺体内に組み込んだ場合、アンテナの動作周波数がシフトしてしまうため、アンテナ特性を調整する必要がある。例えば、１つのみの動作周波数帯をもつアンテナの場合、筺体組み込み時のアンテナ特性のシフトはアンテナに接続される整合回路で調整が可能である。しかし、デュアルバンドアンテナを電子機器の筺体内に組み込んだ場合、アンテナ特性のシフトは低域側と高域側の二つの動作周波数帯において生じ、二つの周波数帯それぞれに関してアンテナ特性を調整する必要がある。

本実施形態では、実施形態１で説明したデュアルバンドアンテナを電子機器の筺体に組み込んだ際に、変動するアンテナ特性の調整に関して説明する。

本実施形態で説明するデュアルバンドアンテナは、実施形態１と同様に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎで用いられる２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の両周波数帯で動作するデュアルバンドアンテナとする。デュアルバンドアンテナの構成は、実施形態１と同様に図２に示すような構成であり、そのアンテナ特性は図３に示すように２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯で動作するものとする。高域側（５ＧＨｚ帯）の動作帯域幅は必要な動作帯域幅に比べて非常に大きな動作帯域幅を確保している。

実施形態１で説明したデュアルバンドアンテナを、電子機器の筺体内に組み込んだ場合について考える。この場合、電子機器の筺体の影響を受けて、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のアンテナ動作周波数がシフトする。そこで、本実施形態では、図２に記載のデュアルバンドアンテナに誘電体物質を接触又は近接させて付加し、アンテナ特性を調整する方法について説明する。

本実施形態で付加する誘電体物質は、比誘電率が１よりも大きいシート状の誘電体シートとする。誘電体シートは、図２に記載のデュアルバンドアンテナの、導体部２０２〜２０４およびアンテナグランド２０５が存在する側の基板全面に貼りつけてあり、厚さは０．２ｍｍ、比誘電率は４．４であるものとする。図２０は、上述した誘電体シートを貼りつけたデュアルバンドアンテナの、反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果を示す図である。

ここで、実施形態１で述べた誘電体シートを貼りつけていない図２のアンテナのアンテナ特性である図３と、誘電体シートを貼り付けた場合の同様のアンテナのアンテナ特性である図２０を比較する。

まず、２．４ＧＨｚ帯について比較する。図３の２．４ＧＨｚ帯の反射特性（Ｓ１１）を見ると、共振周波数は約２．４６ＧＨｚであり、図２０の２．４ＧＨｚ帯の反射特性（Ｓ１１）を見ると、共振周波数は約２．２４ＧＨｚである。これより、２．４ＧＨｚ帯の共振周波数は、誘電体シートを貼りつけた方が低い方へシフトするということが分かる。次に、５ＧＨｚ帯について比較する。図３の５ＧＨｚ帯の反射特性（Ｓ１１）を見ると、共振周波数は約５．７ＧＨｚであり、図２０の５ＧＨｚ帯の反射特性（Ｓ１１）を見ると、共振周波数は５．４５ＧＨｚである。これより、５ＧＨｚ帯の共振周波数においても、誘電体シートを貼りつけた方が低い方へシフトするということが分かる。

アンテナに誘電体シートを貼りつけることで、アンテナ近傍の電磁波の波長を短縮することができ、それにより共振周波数を低い方へシフトさせることができる。電磁波の波長短縮の割合は、誘電体シートの比誘電率、厚さおよび面積の少なくともいずれかにより制御することができる。誘電体シートの比誘電率を高くすると、アンテナの共振周波数はさらに低い方へシフトする。また、誘電体シートの厚みを大きくすると、アンテナの共振周波数はさらに低い方へシフトする。また誘電体シートの面積を大きくして、アンテナに誘電体シートが貼りつけられる面積が大きくなると、アンテナの共振周波数はさらに低い方へシフトする。

なお、ここまで述べてきたように、例えば２．４ＧＨｚ帯の共振周波数を低い方へシフトするためにアンテナ全体を覆う誘電体シートを用いると、５ＧＨｚ帯の共振周波数まで低い方へシフトする。しかし、実施形態１でも述べたように、本実施形態のデュアルバンドアンテナの高域側（５ＧＨｚ帯）の動作帯域幅は必要な動作帯域幅に比べて非常に大きな動作帯域幅を確保している。本アンテナは、結局のところ、無線ＬＡＮの使用帯域幅においてアンテナとして動作すればよい。このため、誘電体シートを貼りつけることで高域側（５ＧＨｚ帯）の動作周波数が低い方へシフトすることになっても、本デュアルバンドアンテナにおいては非常に大きな動作帯域幅を確保しているため、それが実用上問題となることは稀と考えられる。

このように、デュアルバンドアンテナにおける一方のバンド（本例では高域側）の動作帯域幅が、要求される動作帯域幅よりはるかに広帯域な場合は、筺体組み込み時のアンテナ特性変動の調整は、他方（低域側）のアンテナ特性にのみ着目して行われてもよい。したがって、図２のようなデュアルバンドアンテナ構成により、組み込み対象の電子機器が複数機種にわたり、アンテナ特性が様々に変動する場合でも、誘電体シートで２．４ＧＨｚ帯の特性のみを調整することで、機器によらず適切なアンテナ特性を実現できる。これにより、製品組み込み時のアンテナ特性を維持しつつ、アンテナ実装の開発工数を削減することが可能となり、筺体組み込み時のアンテナ特性の最適化を容易にすることができる。

なお、実施形態１で述べたとおり、図２に示したデュアルバンドアンテナにおいて、導体部２０２、導体部２０３の経路は主に低域側のアンテナ特性に寄与していることが分かっている。また、導体部２０２、導体部２０４の経路は主に高域側のアンテナ特性に寄与していることも分かっている。したがって、低い方へシフトさせたい周波数帯に応じて、誘電体シートの貼りつける箇所を選んでもよい。これにより、より効果的に調整を行なうことができる。例えば、２．４ＧＨｚ帯を低域にシフトさせる場合には、アンテナ全体ではなく、図２の導体部２０２及び導体部２０３近傍に誘電体シートを貼りつけてもよい。さらに、図１４、図１６又は図１８のようなアンテナに対しても、同様の方法により２．４ＧＨｚ帯の動作周波数を調整することで、アンテナ全体として適切な動作周波数の調整を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、基板全面にシート状の誘電体物質を貼りつける場合について述べたが、誘電体シートは大きな厚みを持つ誘電体物質でもよい。また誘電体シートおよび誘電体物質は、アンテナへ貼りつけるだけでなく所定距離の範囲内で離して配置させることでもアンテナ特性を調整することができる。誘電体シートおよび誘電体物質をアンテナに所定距離の範囲内で離して配置してアンテナ特性を調整する場合の所定距離は、アンテナが動作する周波数に依存する。本実施形態のような２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯で動作する無線ＬＡＮ用のデュアルバンドアンテナにおいては、約１０ｍｍ以内にすればアンテナ特性の調整を効率良く行なうことができる。

＜＜実施形態４＞＞
上述の実施形態では、誘電体基板（ＦＲ４基板）の同一平面上に、導体部の全てを配置する構成について述べた。これに対して、本実施形態のデュアルバンドアンテナは、誘電体基板（ＦＲ４基板）の両面に導体部を配置し、第２の導体部の結合部分が誘電体基板（ＦＲ４基板）を挟んで対向するように構成される。すなわち、例えば、２つの第２の導体部が、結合部分において、１つが第１の平面に形成されると共に、もう１つが第１の平面とは異なる第２の平面に形成されるようにする。このとき、第１の平面は誘電体基板の表面であり、第２の平面は誘電体基板の裏面である。また、例えば、第１の平面は多層基板の第１の層と第２の層との間の平面であり、第２の平面はその多層基板の第２の層と第３の層との間の平面であってもよい。このような構成において、例えば誘電体基板を挟んで対向する位置に２つの第２の導体部を配置することで、２つの導体部の互いの間の距離を所定の距離以下として、これらの導体部を結合させる。以下では、この構成と、このようにすることで結合部分の線幅で結合量を調整可能であることについて、また、このような構成のアンテナは、高い製造精度を必要とせずに製造可能であることについて、説明する。

本実施形態に係るデュアルバンドアンテナの正面図を図２１（ａ）に、斜視図を図２１（ｂ）にそれぞれ示す。このデュアルアンテナにおいて、誘電体基板（ＦＲ４基板）２１０６、アンテナグランド２１０５、及びレジストは、実施形態１と同様のものである。また、誘電体基板、導体部、及びレジストの全てを合わせた基板の厚さも、実施形態１と同様であり、０．８７８ｍｍである。ただし、このデュアルアンテナの構造は、実施形態１とは異なり、２つの第２の導体部２１０３及び２１０４が、誘電体基板において互いに対向する面上に構成される。すなわち、例えば、図２１（ｂ）に示すように、導体部２１０４は誘電体基板において、第１の導体部２１０２と同じ面に形成され、一方で、導体部２１０３は、誘電体基盤の対向面に形成される。なお、図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、２つの導体部２１０３及び２１０４の結合部分である開放端部分は、基板面垂直方向から見た場合、お互いが重なり合って形成される。導体部２１０４が構成される面の対向面に構成される導体部２１０３は、ビア２１０７を介して給電点２１０１及び第１の導体部２１０２に接続される。

このような構成にした場合、導体部２１０３と導体部２１０４との結合の強さは、導体部２１０３と導体部２１０４の結合部分の線幅ｗによって調整することができる。以下、２つの導体部２１０３及び２１０４の、結合部分を含む導体の線幅とアンテナ特性の変化との関係について説明する。

図２２（ａ）〜（ｃ）は、図２１（ａ）における、第２の導体部２１０３及び２１０４の結合部分を含む導体の線幅ｗを、０．３ｍｍ、０．６ｍｍ、０．９ｍｍと変化させたときの反射特性のシミュレーション結果を示す図である。なお、図２２（ｂ）の特性は、導体の線幅ｗを０．６ｍｍに設定した場合に、デュアルバンドアンテナが無線ＬＡＮの使用帯域幅で動作するように、各導体部の長さを調整した場合に得られた反射特性である。そして、図２２（ａ）及び（ｃ）は、各導体部の長さを図２２（ｂ）の測定時における値に固定して、導体の線幅ｗをそれぞれ０．３ｍｍと０．９ｍｍとに調整した場合に得られた反射特性である。

図２２（ａ）〜（ｃ）から、線幅ｗが太くなるにつれて、共振周波数が低い方へシフトしていることが分かる。すなわち、導体部２１０３及び２１０４の結合部分の線幅が増加するにつれてその結合部分における導体間の結合が強まり、結合が強まるにつれて共振周波数が低い方へシフトしていると考えられる。また、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯それぞれの特性に着目すると、２つの導体部２１０３及び２１０４の線幅ｗを太くするにつれて、アンテナ動作帯域が狭くなっていることが分かる。

一方、図２１の構成は、給電点２１０１、第１の導体部２１０２、第２の導体部２１０４が構成されている誘電体基板の面の対向面に、もう１つの第２の導体部２１０３を形成した構成をとっているが、このような構成でなければならないわけではない。結合部分を含む導体幅の線幅を変化させて結合の特性を調整することができる構成であれば、例えば、図２３のような構成であってもよい。

図２３（ａ）及び（ｂ）に、本実施形態に係るデュアルバンドアンテナの別の構成例の正面図と斜視図とをそれぞれ示す。ここで、このデュアルバンドアンテナの誘電体基板（ＦＲ４基板）２３０６、アンテナグランド２３０５、及びレジストは、実施形態１と同様のものである。また、誘電体基板、導体部、及びレジストの全てを合わせた基板の厚さも実施形態１と同様で、０．８７８ｍｍである。このデュアルバンドアンテナでは、図２１（ｂ）に示す導体部２１０３のように、低域側のアンテナ特性に寄与する導体部の全体を誘電体基板の対向面に構成するのではなく、導体部のうち、結合部分を含む一部分を誘電体基板の対向面に構成している。また、図２３（ｂ）に示すように、２つの第２の導体部２３０３及び２３０４の結合部分である開放端部分は、基板面の垂直方向から見た場合、お互いが重なり合う構造となっている。２つの面に跨って構成されている導体部２３０３の接続部分は、ビア２３０７を介して接続されている。

続いて、このような構成においても、２つの導体部２３０３及び２３０４の結合の強さを結合部分の線幅ｗによって調整することができることについて、図２４（ａ）〜（ｃ）を用いて示す。図２４（ａ）〜（ｃ）は、図２３における２つの導体部２３０３及び２３０４の結合部分を含む導体の線幅ｗを、０．３ｍｍ、０．６ｍｍ、０．９ｍｍと変化させたときの反射特性のシミュレーション結果を示す図である。なお、図２４（ｂ）の特性は、導体の線幅ｗを０．６ｍｍに設定した場合に、デュアルバンドアンテナが無線ＬＡＮの使用帯域幅で動作するように、各導体部の長さを調整した場合に得られた反射特性である。そして、図２４（ａ）及び（ｃ）は、各導体部の長さを図２４（ｂ）の測定時における値に固定して、導体の線幅ｗをそれぞれ０．３ｍｍと０．９ｍｍとに調整した場合に得られた反射特性である。

図２４（ａ）〜（ｃ）から、図２３のデュアルバンドアンテナにおいても、線幅ｗが太くなるにつれて共振周波数が低い方へシフトしていることが分かる。また、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯それぞれの特性に着目すると、２つの導体部２３０３及び２３０４の線幅ｗを太くするにつれて、アンテナ動作帯域が狭くなっていることが分かる。すなわち、図２３の構成においても、図２１の構成と同様に、ｗが大きくなるにつれて結合部分における結合が強くなっていることが分かる。

以上のように、本実施形態のデュアルバンドアンテナの特徴である、結合部分の線幅によって結合の強さを調整するためには、２つの導体部の結合部分のそれぞれが、誘電体基板の両面に対向するように、それぞれ形成されていればよい。このため、同様の効果を得るために、例えば、図２１において、２つの第２の導体部２１０３及び２１０４の位置関係を入れ替えてもよい。すなわち、給電点２１０１、第１の導体部２１０２、及び第２の導体部２１０３を誘電体基板の同一面に形成し、その対向面にもう１つの第２の導体部２１０４を形成してもよい。また、図２１において、２つの導体部２１０３又は２１０４の結合部分のみが、誘電体基板の対向面に形成されてもよい。

なお、本実施形態のデュアルアンテナによれば、実施形態１で示した構成と異なり、導体間距離ｄが小さな値でなくてもよい。実施形態１においては、導体間距離ｄは、結合の強さを決定すると共にアンテナ動作周波数を決定する役割を有する。したがって、導体間距離ｄの誤差が、アンテナ特性に影響を与える場合がある。また、実施形態１で述べたような構成では、例えば、図２に示したデュアルバンドアンテナにおける導体間距離ｄの値は０．１ｍｍであり、導体間の結合の強さを調整するために導体間距離ｄの値が非常に短くなる場合がある。したがって、微小な導体間距離を正確に確保するために、高精度な製造プロセスが必要となる。一方で、本実施形態のデュアルバンドアンテナは、結合部分の導体幅ｗによって導体間の結合の強さを調整できるため、導体間距離ｄの値を短くすることなく、結合部分の導体幅ｗによって結合の強さを調整することができる。したがって、本実施形態のデュアルバンドアンテナは、実施形態１に記載のデュアルバンドアンテナの製造プロセスより低精度の製造プロセスで、比較的容易に製造することができる。

次に、本実施形態では２つの導体部の結合部分それぞれが誘電体基板の両面に構成されているが、この誘電体基板の効果について説明する。実施形態１及び２で述べたように、２つの第２の導体部の結合部分の導体間距離は、結合の強さに大きな影響を与える。本実施形態の構造においても、導体間距離は結合の強さに影響を与え、アンテナ特性にも影響を与えると考えられる。このため、本実施形態に係るデュアルアンテナは、結合部分において所定の導体間距離を保つことができる構造であることが要求される場合がある。

誘電体基板上に導体部を構成しない場合、アンテナの導体部は形状を保持する構造体がないため、製造時の導体部への接触や、経年変化等により導体部が変形し、アンテナ特性への影響が大きい結合部分の導体間距離も変化しうる。しかし、本実施形態のように、２つの導体部の結合部分のそれぞれを誘電体基板の両面にそれぞれ構成することにより、結合部分の導体間距離は誘電体基板の厚さに保たれる。このため、誘電体基板がない場合と比較してアンテナ特性が劣化する要因を少なくすることができる。

また、誘電体基板には、電磁界を集中させる効果がある。そのため、２つの導体部の結合部分のそれぞれを誘電体基板の両面にそれぞれ構成することで、その結合部分の間に生じる電磁界は誘電体基板がない場合に比べて大きくなる。したがって、本実施形態のデュアルバンドアンテナは、電磁界が２つの導体部の結合部分に集中することにより、誘電体基板がない場合と比べて、結合部分となる２つの導体部の間に生じる結合を強くすることができる。このように、導体の線幅を太くすることなく結合を強めることができるため、本実施形態のデュアルバンドアンテナは、誘電体基板がない場合と比べて、さらなる小型化が可能である。

また、無線モジュール基板の各層から導体を取り除いてアンテナ領域を確保し、そのアンテナ領域へプリントすることによって、上述の誘電体基板上に構成されるアンテナを作製することができる。これにより、上述のアンテナの作製は容易となり、金属板を折り畳むことなどによって構成されるアンテナに比べて、少ないコストで製造が可能となる。また、誘電体基板上に構成されるアンテナの厚みは誘電体基板の厚みと等しくなるため、アンテナ全体として、誘電体基板の厚みよりも大きな厚みを必要としない。また、上述した構成によれば、例えば、無線モジュール基板を構成する誘電体基板にも、誘電体基板よりも大きな厚みを持たせることなくアンテナを構成することが可能となり、アンテナによる突起部分が少ない構造とすることができる。

また、上述した実施形態では、結合部分を有する２つの第２の導体部を、誘電体基板の両面それぞれに構成する場合について説明したがこれに限られない。例えば、誘電体基板が多層構造となっている場合には、２つの導体部の結合部分を別々の層に構成することにより、同様の効果を得ることができる。すなわち２つの導体部の結合部分はお互いが対向していればよいのであって、誘電体基板の両面でなくとも、お互いが対向することが可能な別々の層に構成されればよい。またこの場合、実施形態１と同様に、アンテナの導体部を増加させることで、さらに多くの動作周波数帯で動作するマルチバンドアンテナとすることもできる。各導体部の結合部分を、必要に応じて多層構造となっている誘電体基板の別々の層に構成して結合させることで、上述の効果を得ることが可能である。また、上述の実施形態では、結合部分を有する２つの導体部の線幅は同じ太さであったが、線幅は異なる太さであってもよい。

また、上述の実施形態では、結合部分を有する２つの導体部は基板面垂直方向から見た場合、お互いが重なり合う構造となっていたが、重なり合わなくても、結合が生じる関係であればどのような構成であってもよい。例えば、２つの導体部の結合部分が、ねじれの関係にあってもよい。また２つの導体部の結合部分の一部が重なり合い、残りの部分が重なり合っていなくてもよい。

また、本実施形態で説明した構造においても、実施形態２のように、導体部をメアンダライン形状にしてもよい。また、本実施形態で説明した構造においても、実施形態３のように、誘電体シートおよび誘電体物質を貼りつけ、または近接させることにより、アンテナの動作周波数を調整してもよい。

また、誘電体基板面の垂直方向から見た場合に、アンテナグランドの面とアンテナの導体部とが重なる構造では、アンテナの導体部からアンテナグランドの面へ向かう方向において、アンテナグランドの面に遮られ、放射される電磁波の強度が著しく減衰しうる。一方で、無線通信機能が電子機器に搭載される場合、その電子機器と通信する対向機器が存在する場所は一定ではない場合があるため、方向によって電磁波の強度が著しく弱いと対向機器との通信が困難となる場合がある。これに対して、本実施形態のアンテナの構成では、アンテナグランドの面とアンテナの導体部とが重ならないアンテナ構造とすることで、アンテナから放射される電磁波を方向によらずまんべんなく放射することが可能となる。

Claims (16)

1. 複数の周波数帯で動作するマルチバンドアンテナであって、
   給電点と、
   給電点に接続される第１の導体部と、
   第１の導体部から分岐し、線状の形状を有すると共に、その前記第１の導体部の逆側の端部は開放端である、少なくとも２つの第２の導体部と、
   を有し、
   前記少なくとも２つの第２の導体部のうちの２つの第２の導体部の開放端は、アンテナが形成される領域における辺のうち前記給電点と最も近い辺と略平行で略同一の方向を向き、
   前記２つの第２の導体部は、前記辺と平行な部分における当該２つの第２の導体部の導体間距離が、第１の距離である一部と、当該第１の距離より短い第２の距離である他の一部とを有し、
   少なくとも前記他の一部において、前記２つの第２の導体部は電磁的に結合する、
   ことを特徴とするマルチバンドアンテナ。
2. 前記２つの第２の導体部はそれぞれ長さが異なり、それぞれ寄与する動作周波数が異なる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドアンテナ。
3. 前記２つの第２の導体部の１つの前記動作周波数は２．４ＧＨｚ帯であり、前記２つの第２の導体部の別の１つの前記動作周波数は５ＧＨｚ帯である、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチバンドアンテナ。
4. 前記２つの第２の導体部のうちの１つの第２の導体部と前記第１の導体部との長さの和は、当該１つの第２の導体部が寄与する動作周波数における波長の４分の１より短い、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のマルチバンドアンテナ。
5. 前記２つの第２の導体部のうち、寄与する前記動作周波数を低くすべき当該２つの第２の導体部のうちの１つの第２の導体部の前記開放端が、前記他の一部として含まれる、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のマルチバンドアンテナ。
6. 前記２つの第２の導体部の少なくともいずれかがメアンダライン形状である、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチバンドアンテナ。
7. 前記マルチバンドアンテナは平面上に構成される、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチバンドアンテナ。
8. 前記マルチバンドアンテナは、前記他の一部において、前記２つの第２の導体部のうちの１つの第２の導体部が第１の平面に配置されると共に、前記２つの第２の導体部の別の１つの第２の導体部は前記第１の平面とは異なる第２の平面に配置される、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチバンドアンテナ。
9. 前記第１の平面は前記マルチバンドアンテナが構成される基板の表面であり、前記第２の平面は前記基板の裏面である、
   ことを特徴とする請求項８に記載のマルチバンドアンテナ。
10. 前記第１の平面は前記マルチバンドアンテナが構成される多層の基板の第１の層と第２の層との間の平面であり、前記第２の平面は前記基板の前記第２の層と第３の層との間の平面である、
    ことを特徴とする請求項８に記載のマルチバンドアンテナ。
11. 前記基板は誘電体基板である、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のマルチバンドアンテナ。
12. 前記第１の平面に配置される前記２つの第２の導体部のうちの１つの第２の導体部と、前記第２の平面に配置される前記２つの第２の導体部の別の１つの第２の導体部とが、前記他の一部において対向する位置に配置される、
    ことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載のマルチバンドアンテナ。
13. 比誘電率が１より大きい誘電体物質であって、前記マルチバンドアンテナに接触させて、または所定距離の範囲内で離して配置して付加される誘電体物質をさらに有する、
    ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のマルチバンドアンテナ。
14. 前記誘電体物質はシート状の誘電体シートであり、前記マルチバンドアンテナの全体に貼り付けられる、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のマルチバンドアンテナ。
15. 前記誘電体物質は、前記２つの第２の導体部のうち、動作周波数を低い方へシフトすべき１つの第２の導体部にのみ接触させて、または所定距離の範囲内で離して配置して付加される、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のマルチバンドアンテナ。
16. 前記２つの第２の導体部の開放端の少なくとも１つと、アンテナグランドとの距離が所定長以下となるように、前記アンテナグランドが設けられる、
    ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のマルチバンドアンテナ。

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