JP2014064160A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能なおよびアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 基板本体２と、基板本体の表面に形成された第１エレメント３及び第２エレメント４とを備え、第１エレメントが、途中に第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及びアンテナ素子ＡＴが接続されて延在し、第１エレメントが、一定の方向に延在する第１延在部Ｅ１と、第１延在部の先端から第１延在部に直交する方向に延在する第２延在部Ｅ２と、第２延在部の先端側から第１延在部の基端側に向けて折り返しアンテナ素子を介して第１延在部に沿って延在する第３延在部Ｅ３とを有し、第２エレメントが、第１延在部の基端から第１延在部と反対方向に向けて第３延在部に沿って延在する第４延在部Ｅ４と、第４延在部の先端から第３延在部に向けて延在する第５延在部Ｅ５とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。

従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献１では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。

また、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術としては、特許文献２では、第１の放射電極と、第２の放射電極と、第１の放射電極の途中部と第２の放射電極の基端部との間に介設され、第２の放射電極を第１の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチと、を備えるアンテナ装置が提案されている。

特開２０１０−８１０００号公報 特開２０１０−１６６２８７号公報

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のＱ値以外にも接着条件（接着剤の厚み、接着面積等）により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献２に記載のようなスイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数を切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成された第１エレメント及び第２エレメントとを備え、前記第１エレメントが、給電点に接続される第１接続部と前記基板本体又はその外部に設けられたグランドに接続される第２接続部とを基端部に有していると共に途中に第１受動素子及び誘電体アンテナのアンテナ素子がこの順に接続されて延在し、さらに前記第１エレメントが、前記第１接続部から前記第１受動素子を介して一定の方向に延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端から該第１延在部に直交する方向に延在する第２延在部と、該第２延在部の先端側から前記第１延在部の基端側に向けて折り返し前記アンテナ素子を介して前記第１延在部に沿って延在し先端側が該第１延在部の基端を超えている第３延在部とを有し、前記第２エレメントが、前記第１延在部の基端から該第１延在部と反対方向に向けて前記第３延在部に沿って延在する第４延在部と、該第４延在部の先端から前記第３延在部に向けて延在する第５延在部とを有していることを特徴とする。

すなわち、このアンテナ装置では、折り返されて延在した第３延在部を有する第１エレメントと、第４延在部の先端から第３延在部に向けて延在する第５延在部を有した第２エレメントとを備えているので、第１エレメントと第２エレメントとの間に浮遊容量を効果的に発生させることができる。特に、折り返された第１エレメントの長さが十分に設定できない場合でも、インピーダンスの高い第１エレメントの先端側と第５延在部との間で浮遊容量を発生させることで、第１エレメントに必要な長さを補う効果を得ることができる。また、第１エレメントがアンテナ素子及び第１受動素子を介して第１延在部から第３延在部へ折り返して延在しているので、第１延在部と第３延在部との間に浮遊容量が発生し、全体をコンパクトにすることが可能になると共に人体等の影響を低減することができる。
このように、少なくとも第１エレメントを主として得られる共振周波数と第２エレメントを主として得られる共振周波数との各共振周波数において、発生させる各浮遊容量によって高い調整自由度を得ることができると共に、アンテナ性能と人体や周辺部品の影響の低減との両立を図ることができる。したがって、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子を有する第１エレメントと第２エレメントとによる内外の複合的な浮遊容量を効果的に利用することで、複共振化させることができる。
また、アンテナ素子および受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第３エレメントを備え、該第３エレメントが、前記第１延在部の基端から前記第１延在部に沿って延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第３エレメントが、第１延在部の基端から第１延在部に沿って延在しているので、第１延在部との間に効果的に浮遊容量が発生し、第３エレメントを主としてさらに異なる共振周波数による複共振化が可能になる。特に、第１エレメントが折り返されることで、給電点が接続される第１接続点を挟んだ上下にエレメントが配され、上下のアンテナ（第１エレメントを主とするアンテナ部と第３エレメントを主とするアンテナ部）が互いに干渉し難くなる。

第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記第５延在部が途中で屈曲し、その先端部が前記第３延在部の先端部に沿って延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第５延在部の先端部が、第３延在部の先端部に沿って延在しているので、第５延在部の先端部と第３延在部との間にさらに効果的に浮遊容量を装荷させることができ、この部分でも共振周波数の調整が可能になる。

第４の発明に係るアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記アンテナ素子の基端が、前記第２延在部の途中に接続され、前記第１エレメントが、前記第２延在部の先端から前記アンテナ素子に沿って延在する第６延在部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第１エレメントが、第２延在部の先端からアンテナ素子に沿って延在する第６延在部を有しているので、浮遊容量の装荷パターンとなる第６延在部がアンテナ素子の給電側に設けられることで、電流分布の強い部分においてアンテナ素子との間の浮遊容量を利用してアンテナ素子間の並列共振による高インピーダンス化により、高性能化を実現することが可能になる。
なお、第６延在部を、第３延在部側に接続させず、第２延在部側（アンテナ素子の給電側）に接続している理由は、第３延在部に接続されるアンテナ素子の端部側はインピーダンスが高く、影響が大きいためである。

第５の発明に係るアンテナ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記第４延在部が、前記第１延在部の先端側よりも幅広に設定されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第４延在部が第１延在部の先端側よりも幅広に設定されているので、高インピーダンスとなる第３延在部の先端部に対して第５延在部のインピーダンスを低くすることができ、上下のエレメントによるアンテナの干渉を抑制することができる。また、幅広な第４延在部により、広帯域化も可能になる。

第６の発明に係るアンテナ装置は、第２の発明において、前記第１エレメントが、前記第１延在部の先端から前記第２延在部とは逆方向に延在すると共に前記第３エレメントの先端に対して間隔を空けて対向した第７延在部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第１エレメントが、第１延在部の先端から第２延在部とは逆方向に延在すると共に第３エレメントの先端に対して間隔を空けて対向した第７延在部を有しているので、第７延在部と第３エレメントとの間や第７延在部とグランドパターンとの間に浮遊容量が発生して利得や共振周波数の改善を図ることが可能になる。

第７の発明に係るアンテナ装置は、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記給電点を有すると共に前記グランドとなるグランドパターンが表面に金属箔でパターン形成された回路基板を、前記基板本体と別体に備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、給電点を有すると共にグランドとなるグランドパターンが表面に金属箔でパターン形成された回路基板を、基板本体と別体に備えているので、回路基板のグランドパターン側に高周波回路等を設けることができ、基板本体を小型化することができる。また、回路基板の上方などに基板本体を設置することも可能になって、機器の筐体内における設置自由度が向上する。さらに、実装する筐体の配置条件にフレキシブルに対応するために、回路基板とは別に、基板本体にフレキシブル基板等を採用することも可能になる。また、基板本体と回路基板との間に高誘電率材やゴム材からなるスペーサを挿入することも可能になり、導体パターン（各エレメント）の小型化効果や衝撃吸収効果を得ることができる。

第８の発明に係るアンテナ装置は、第７の発明において、前記回路基板上であって前記第１接続部から前記給電点を接続する配線又は前記第２接続部から前記グランドパターンに接続する配線の少なくとも一方の途中に、インピーダンス調整用の受動素子が実装されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、回路基板上であって第１接続部から給電点を接続する配線又は第２接続部からグランドパターンに接続する配線の少なくとも一方の途中に、インピーダンス調整用の受動素子が実装されているので、インピーダンス調整用の受動素子により最終的なインピーダンス調整を柔軟に行うことが可能になる。また、インピーダンス調整用の受動素子を基板本体ではなく回路基板上に実装しているので、共振周波数及びインピーダンスをフレキシブルに調整する部分を基板本体と回路基板とに分割して、アンテナ性能を高性能化しつつ基板本体の更なる小型化が可能になる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、折り返されて延在した第３延在部を有する第１エレメントと、第４延在部の先端から第３延在部に向けて延在する第５延在部を有した第２エレメントとを備えているので、第１エレメントと第２エレメントとの間に浮遊容量を効果的に発生させることができ、小型化しても高いアンテナ性能で複共振化させることができると共に、人体や周辺部品の影響を低減することも可能になる。
また、アンテナ素子および受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能になると共に、小型化および高性能化が可能になる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化を図ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の一実施形態において、各エレメントの位置関係及び回路基板の回路を示す平面図である。 本実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。 本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）および底面図（ｄ）である。 本実施形態において、アンテナ装置を示す簡略的な断面図である。 本実施形態において、３共振化した際のＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。 本実施形態において、アンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。

以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１及び図２に示すように、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２の表面にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成された第１エレメント３、第２エレメント４及び第３エレメント５と、基板本体２の外部に設けられ給電点ＦＰを有すると共にグランドとなるグランドパターンＧＮＤが表面に金属箔でパターン形成された回路基板２Ｂとを備えている。

上記第１エレメント３は、給電点ＦＰに接続される第１接続部Ｃ１とグランドに接続される第２接続部Ｃ２とを基端部に有していると共に、途中に２つの第１受動素子Ｐ１ｂ，Ｐ１ａ及び誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴがこの順に接続されて延在している。
また、この第１エレメント３は、第１接続部Ｃ１から第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを介して一定の方向に延在する第１延在部Ｅ１と、該第１延在部Ｅ１の先端から該第１延在部Ｅ１に直交する方向に延在する第２延在部Ｅ２と、該第２延在部Ｅ２の先端側から第１延在部Ｅ１の基端側に向けて折り返しアンテナ素子ＡＴを介して第１延在部Ｅ１に沿って延在し先端側が該第１延在部Ｅ１の基端を超えている第３延在部Ｅ３とを有している。なお、「第１延在部Ｅ１の基端を超えている」とは、該基端に対向する位置を超えているという意味である。

上記第２エレメント４は、第１延在部Ｅ１の基端から該第１延在部Ｅ１と反対方向に向けて第３延在部Ｅ３に沿って延在する第４延在部Ｅ４と、該第４延在部Ｅ４の先端から第３延在部Ｅ３に向けて延在する第５延在部Ｅ５とを有している。
上記アンテナ素子ＡＴの基端は、第２延在部Ｅ２の途中に接続されている。また、第１エレメント３は、第２延在部Ｅ２の先端からアンテナ素子ＡＴに沿って延在する第６延在部Ｅ６を有している。

上記第３延在部Ｅ３の基端部は、先端部Ｅ３ｂよりも幅広とされた幅広部Ｅ３ａとなっており、第３延在部Ｅ３の先端部Ｅ３ｂは、やや第２エレメント４側に傾いて延在している。なお、本実施形態では、基板本体２の形状に応じて先端部Ｅ３ｂがやや第２エレメント４側に傾いているが、基板本体２にスペースがあれば、必ずしも傾ける必要はない。
上記第４延在部Ｅ４は、第１延在部Ｅ１の先端側よりも幅広に設定されている。
また、上記第５延在部Ｅ５は、途中で屈曲し、その先端部Ｅ５ａが第３延在部Ｅ３の先端部Ｅ３ｂに沿って延在している。

上記第３エレメント５は、第１延在部Ｅ１の基端から第１延在部Ｅ１に沿って延在している。すなわち、第３エレメント５の基端は、幅広に形成された第１延在部Ｅ１の基端部に接続されており、第１延在部Ｅ１に対して間隔を空けて平行に延在している。なお、本実施形態では、浮遊容量を効果的に用いるために第１延在部Ｅ１に対して第３エレメント５を平行に延在させているが、設定される浮遊容量によっては必ずしも平行である必要は無い。

また、第１エレメント３は、第１延在部Ｅ１の先端から第２延在部Ｅ２とは逆方向に延在すると共に第３エレメント５の先端に対して間隔を空けて対向した第７延在部Ｅ７を有している。なお、第７延在部Ｅ７の先端は、第３エレメント５の下端（幅方向の外側端）と同位置に設定しているが、第３エレメント５との浮遊容量を効果的に発生させるために、さらに第７延在部Ｅ７を長く延在させても構わない。

上記回路基板２Ｂ上には、図１に示すように、第１接続部Ｃ１から給電点ＦＰに接続する配線及びグランドパターンＧＮＤに接続する配線の途中に、インピーダンス調整用の第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４ａ〜Ｐ４ｅが実装されている。すなわち、第２接続部Ｃ２とグランドパターンＧＮＤとの間の配線に接続された第３受動素子Ｐ３と、第１接続部Ｃ１と給電点ＦＰとの間の配線に直列に接続された２つの第４受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、第１接続部Ｃ１と給電点ＦＰとの間の配線とグランドパターンＧＮＤとの間に並列に接続された３つの第４受動素子Ｐ４ｃ，Ｐ４ｄ，Ｐ４ｅとが回路基板２Ｂ上に実装されている。

上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図３に示すように、セラミックス等の誘電体２１の表面にＡｇ等の導体パターン２２が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン２２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。

上記基板本体２は、図４に示すように、接続配線１１により回路基板２Ｂに電気的に接続されて回路基板２Ｂの上方に設置されており、基板本体２と回路基板２Ｂとの間には、ＡＢＳ等の一般的な樹脂で形成された絶縁性スペーサＳが挿入されている。なお、グランドパターンＧＮＤは、基板本体２の直下にも設けられている。また、グランドパターンＧＮＤに接続されたグランド誘起パターンを有した追加グランド部ＧＮＤ２を、ＦＰＣ等で形成して回路基板２Ｂから基板本体２に向けて突出させて回路基板２Ｂに固定しても構わない。

なお、第１延在部Ｅ１と第３延在部Ｅ３との間には、第１接続部Ｃ１と給電点ＦＰとを接続する配線と第２接続部Ｃ２とグランドパターンＧＮＤとを接続する配線とを通すために、矩形状の貫通孔２ａが形成されている。すなわち、第１接続点Ｃ１及び第２接続点Ｃ２は、貫通孔２ａ内を配した接続配線１１に接続されて、回路基板２Ｂの給電点ＦＰ又はグランドパターンＧＮＤに接続されている。
上記基板本体２及び回路基板２Ｂは、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
上記給電点ＦＰは、回路基板２ＢのグランドパターンＧＮＤに設けられた高周波回路（図示略）に接続される。

上記第１エレメント３、第２エレメント４及び第３エレメント５とは、互いの間の浮遊容量と、グランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量とを発生可能に、互いに間隔を空けて延在している。
すなわち、図２に示すように、第４延在部Ｅ４とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃａと、第１延在部Ｅ１と第３延在部Ｅ３の幅広部Ｅ３ｂとの間の浮遊容量Ｃｂと、第１延在部Ｅ１と第３エレメント５との間の浮遊容量Ｃｃと、第１延在部Ｅ１とアンテナ素子ＡＴとの間の浮遊容量Ｃｄと、アンテナ素子ＡＴと第６延在部Ｅ６との間の浮遊容量Ｃｅと、幅広部Ｅ３ａとグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｆと、第５延在部Ｅ５と第３延在部Ｅ３の先端部との間の浮遊容量Ｃｇと、第３延在部Ｅ３の先端部とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｈと、第３エレメント５とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｉと、第４延在部Ｅ４と第５延在部Ｅ５の先端部Ｅ５ａとの間の浮遊容量Ｃｊと、第５延在部Ｅ５の先端部Ｅ５ａとグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｋと、第７延在部Ｅ７と第３エレメント５との間の浮遊容量Ｃｍと、第７延在部Ｅ７とグランドパターンＧＮＤとの浮遊容量Ｃｎとが発生可能である。

上記各受動素子は、例えばジャンパー線、インダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。

次に、本実施形態のアンテナ装置における各共振周波数について、図１及び図５を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１では、図５に示すように、第１の共振周波数ｆ１、第２の共振周波数ｆ２及び第３の共振周波数ｆ３の３つに複共振化される。
上記第１の共振周波数ｆ１は、３つの共振周波数の中で低い周波数帯のものであり、主にアンテナ素子ＡＴ及び第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを含む第１エレメント３と浮遊容量とで決定される。また、上記第２の共振周波数ｆ２は、３つの共振周波数の中で中間の周波数帯のものであり、第２受動素子Ｐ２を含む第３エレメント５と浮遊容量とで決定される。また、上記第３の共振周波数ｆ３は、３つの共振周波数の中で高い周波数帯のものであり、第２エレメント４と浮遊容量とで決定される。

また、各共振周波数に対して、インピーダンス調整用の第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４ａ〜Ｐ４ｅを用いて、グランドパターンＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、最終的なインピーダンス調整を行う。
以下、これら共振周波数について、より詳しく説明する。

「第１の共振周波数ｆ１について」
上記第１の共振周波数ｆ１の周波数は、アンテナ素子ＡＴ、第４受動素子Ｐ４ａ〜Ｐ４ｅ、第１エレメント３及び浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｍ，Ｃｎにより設定および調整することができる。
また、第１の共振周波数ｆ１のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｍ，Ｃｎの各浮遊容量の設定で行うことができる。

さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように「アンテナ素子ＡＴ」と「各エレメント長の長さ」と「受動素子」と「浮遊容量」とにより、共振周波数、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第１の共振周波数ｆ１は、主に図１中の破線Ａ１の部分で調整される。

「第２の共振周波数ｆ２について」
上記第２の共振周波数ｆ２の周波数は、第３エレメント５と、第４受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、第４延在部Ｅ４と、浮遊容量Ｃａ，Ｃｃ，Ｃｉ，Ｃｍ，Ｃｎとにより設定および調整することができる。
また、第２の共振周波数ｆ２のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｃ，Ｃｉ，Ｃｍ，Ｃｎの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。

このように「第４エレメント」と「各エレメント長」と「受動素子」と「各浮遊容量」とにより、共振周波数、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第２の共振周波数ｆ２は、主に図１中の一点鎖線Ａ２の部分で調整される。

「第３の共振周波数ｆ３について」
上記第３の共振周波数ｆ３の周波数は、第２エレメント４と、第４受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、浮遊容量Ｃａ，Ｃｇ，Ｃｊ，Ｃｋとにより設定および調整することができる。
また、第３の共振周波数ｆ３のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｇ，Ｃｊ，Ｃｋの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第５延在部Ｅ５によりフレキシブルに行うことが可能である。なお、第５延在部Ｅ５の途中に受動素子を接続することで、さらにフレキシブルに周波数調整を行うことも可能である。

このように「各エレメント長」と「受動素子」と「各浮遊容量」とにより、共振周波数、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第３の共振周波数ｆ３は、主に図１中の二点鎖線Ａ３の部分で調整される。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、折り返されて延在した第３延在部Ｅ３を有する第１エレメント３と、第４延在部Ｅ４の先端から第３延在部Ｅ３に向けて延在する第５延在部Ｅ５を有した第２エレメント４とを備えているので、第１エレメント３と第２エレメント４との間に浮遊容量を効果的に発生させることができる。特に、折り返された第１エレメント３の長さが十分に設定できない場合でも、インピーダンスの高い第１エレメント３の先端側と第５延在部Ｅ５との間で浮遊容量を発生させることで、第１エレメント３に必要な長さを補う効果を得ることができる。

また、第１エレメント３がアンテナ素子ＡＴ及び第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを介して第１延在部Ｅ１から第３延在部Ｅ３へ折り返して延在しているので、第１延在部Ｅ１と第３延在部Ｅ３との間に浮遊容量が発生し、全体をコンパクトにすることが可能になると共に人体等の影響を低減することができる。
このように、少なくとも第１エレメント３を主として得られる共振周波数と第２エレメント４を主として得られる共振周波数との各共振周波数において、発生させる各浮遊容量によって高い調整自由度を得ることができると共に、アンテナ性能と人体や周辺部品の影響の低減との両立を図ることができる。

したがって、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ＡＴを有する第１エレメント３と第２エレメント４とによる内外の複合的な浮遊容量を効果的に利用することで、複共振化させることができる。
また、アンテナ素子ＡＴおよび各受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。

また、基板本体２の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴの選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

また、第３エレメント５が、第１延在部Ｅ１の基端から第１延在部Ｅ１に沿って延在しているので、第１延在部Ｅ１との間に効果的に浮遊容量が発生し、第３エレメント５を主としてさらに異なる共振周波数による複共振化が可能になる。特に、第１エレメント３が折り返されることで、給電点ＦＰが接続される第１接続点Ｃ１を挟んで上下にエレメントが配され、上下のアンテナ（第１エレメント３を主とするアンテナ部と第３エレメント５を主とするアンテナ部）が互いに干渉し難くなる。

さらに、第５延在部Ｅ５の先端部が、第３延在部Ｅ３の先端部に沿って延在しているので、第５延在部Ｅ５の先端部と第３延在部Ｅ３との間にさらに効果的に浮遊容量を装荷させることができる。
また、第１エレメント３が、第２延在部Ｅ２の先端からアンテナ素子ＡＴに沿って延在する第６延在部Ｅ６を有しているので、浮遊容量の装荷パターンとなる第６延在部Ｅ６がアンテナ素子ＡＴの給電側に設けられることで、電流分布の強い部分においてアンテナ素子ＡＴとの間の浮遊容量を利用してアンテナ素子ＡＴ間の並列共振による高インピーダンス化により、高性能化を実現することが可能になる。
また、第４延在部Ｅ４が第１延在部Ｅ１の先端側よりも幅広に設定されているので、高インピーダンスとなる第３延在部Ｅ３の先端部に対して第５延在部Ｅ５のインピーダンスを低くすることができ、上下のエレメントによるアンテナの干渉を抑制することができる。また、幅広な第４延在部Ｅ４により、広帯域化も可能になる。

さらに、第１エレメント３が、第１延在部Ｅ１の先端から第２延在部Ｅ２とは逆方向に延在すると共に第３エレメント５の先端に対して間隔を空けて対向した第７延在部Ｅ７を有しているので、第７延在部Ｅ７と第３エレメント５との間や第７延在部Ｅ７とグランドパターンＧＮＤとの間に浮遊容量が発生して利得や共振周波数の改善を図ることが可能になる。

また、給電点ＦＰを有すると共にグランドとなるグランドパターンＧＮＤが表面に金属箔でパターン形成された回路基板２Ｂを基板本体２と別体に備えているので、回路基板２ＢのグランドパターンＧＮＤ側に高周波回路等を設けることができ、基板本体２を小型化することができる。また、回路基板２Ｂの上方などに基板本体２を設置することも可能になって、機器の筐体内における設置自由度が向上する。さらに、実装する筐体の配置条件にフレキシブルに対応するために、回路基板２Ｂとは別に、基板本体２にフレキシブル基板等を採用することも可能になる。また、基板本体２と回路基板２Ｂとの間に高誘電率材やゴム材からなるスペーサＳを挿入することも可能になり、導体パターン（各エレメント）の小型化効果や衝撃吸収効果を得ることができる。

さらに、回路基板２Ｂ上であって第１接続部Ｃ１から給電点ＦＰに接続する配線及び第２接続部Ｃ２からグランドパターンＧＮＤに接続する配線の途中に、インピーダンス調整用の第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４ａ〜Ｐ４ｅが実装されているので、インピーダンス調整用の第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４ａ〜Ｐ４ｅにより最終的なインピーダンス調整を柔軟に行うことが可能になる。また、インピーダンス調整用の第３受動素子Ｐ３及び第４受動素子Ｐ４ａ〜Ｐ４ｅを基板本体２ではなく回路基板２Ｂ上に実装しているので、共振周波数及びインピーダンスをフレキシブルに調整する部分を基板本体２と回路基板２Ｂとに分割して、アンテナ性能を高性能化しつつ基板本体２の更なる小型化が可能になる。

次に、本実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例について、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を測定した結果と、各共振周波数での放射パターンについて測定した結果とを、図５及び図６を参照して説明する。

まず、本実施形態のアンテナ装置について、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を測定した結果を、図５に示す。
なお、図５の測定においては、第１受動素子Ｐ１ａとして、Ｌ＝２．２ｎＨのインダクタを用い、第１受動素子Ｐ１ｂとして、Ｌ＝３．９ｎＨのインダクタを用いた。また、第２受動素子Ｐ２として、Ｌ＝３．９ｎＨのインダクタを用いた。さらに、第３受動素子Ｐ３として、Ｌ＝３．９ｎＨのインダクタを用い、第４受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂとしては、ジャンパー線を用いた。また、第４受動素子Ｐ４ｃ，Ｐ４ｄは未実装とし、第４受動素子Ｐ４ｅとして、Ｃ＝２．５ｐＦのコンデンサを用いた。

この測定結果からわかるように、第１〜第３の共振周波数ｆ１〜ｆ３が得られている。 代表的に、９００ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１と、１８００ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２との場合について下記に示す。
・第１の共振周波数ｆ１
共振周波数：８４６．６０ＭＨｚ（ＶＳＷＲ＝１．１５）
帯域幅（ＶＳＷＲ≦３．０）：８０．５０ＭＨｚ
・第２の共振周波数ｆ２
共振周波数：１８３２．７２ＭＨｚ（ＶＳＷＲ＝１．０７）
帯域幅（ＶＳＷＲ≦３．０）：６８７．１３ＭＨｚ

次に、上記実施例のアンテナ装置について、第１の共振周波数ｆ１及び第２の共振周波数ｆ２での放射パターンについて測定した結果を、図６に示す。
なお、第３延在部Ｅ３の基端から先端に向かう延在方向（アンテナ素子ＡＴの延在方向）を−Ｙ方向とし、第２延在部Ｅ２の基端から先端に向かう延在方向を−Ｘ方向とし、基板本体２表面に対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＹＺ面及びＺＸ面に対する垂直偏波、水平偏波及び電力利得を測定した。

なお、ＹＺ面における第１の共振周波数ｆ１の平均電力利得は、−５．１ｄＢｉであり、第２の共振周波数ｆ２の平均電力利得は、−５．０ｄＢｉであった。また、ＺＸ面における第１の共振周波数ｆ１の平均電力利得は、−７．２ｄＢｉであり、第２の共振周波数ｆ２の平均電力利得は、−３．２ｄＢｉであった。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記実施形態では、基板本体とは別に回路基板を設けた構成としたが、基板本体と回路基板とを一体にして１つの基板に全てのエレメント、給電点、グランドパターン及びインピーダンス調整用の受動素子を設けたアンテナ装置としても構わない。なお、この場合、第１接続部と給電点との接続や第２接続部とグランドパターンとの接続は、スルーホールや裏面の配線等を介して行う。
また、上記実施形態では、第１エレメントの第３延在部のみにアンテナ素子を設けているが、第２エレメントや第３エレメントにアンテナ素子を設けて各エレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。また、第３延在部の先端部にアンテナ素子を追加して設けることで、さらに短縮化を図ることも可能である。

１…アンテナ装置、２…基板本体、２Ｂ…回路基板、３…第１エレメント、４…第２エレメント、５…第３エレメント、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ３ａ…幅広部、Ｅ３ｂ…第３延在部の先端部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ５ａ…第５延在部の先端部、Ｅ６…第６延在部、ＧＮＤ…グランドパターン、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４ａ〜Ｐ４ｅ…第４受動素子、ＦＰ…給電点

Claims (8)

1. 絶縁性の基板本体と、
   該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成された第１エレメント及び第２エレメントとを備え、
   前記第１エレメントが、給電点に接続される第１接続部と前記基板本体又はその外部に設けられたグランドに接続される第２接続部とを基端部に有していると共に途中に第１受動素子及び誘電体アンテナのアンテナ素子がこの順に接続されて延在し、
   さらに前記第１エレメントが、前記第１接続部から前記第１受動素子を介して一定の方向に延在する第１延在部と、
   前記第１延在部の先端から該第１延在部に直交する方向に延在する第２延在部と、
   該第２延在部の先端側から前記第１延在部の基端側に向けて折り返し前記アンテナ素子を介して前記第１延在部に沿って延在し先端側が該第１延在部の基端を超えている第３延在部とを有し、
   前記第２エレメントが、前記第１延在部の基端から該第１延在部と反対方向に向けて前記第３延在部に沿って延在する第４延在部と、該第４延在部の先端から前記第３延在部に向けて延在する第５延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第３エレメントを備え、
   該第３エレメントが、前記第１延在部の基端から前記第１延在部に沿って延在していることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
   前記第５延在部が途中で屈曲し、その先端部が前記第３延在部の先端部に沿って延在していることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナ素子の基端が、前記第２延在部の途中に接続され、
   前記第１エレメントが、前記第２延在部の先端から前記アンテナ素子に沿って延在する第６延在部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第４延在部が、前記第１延在部の先端側よりも幅広に設定されていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項２に記載のアンテナ装置において、
   前記第１エレメントが、前記第１延在部の先端から前記第２延在部とは逆方向に延在すると共に前記第３エレメントの先端に対して間隔を空けて対向した第７延在部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記給電点を有すると共に前記グランドとなるグランドパターンが表面に金属箔でパターン形成された回路基板を、前記基板本体と別体に備えていることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項７に記載のアンテナ装置において、
   前記回路基板上であって前記第１接続部から前記給電点を接続する配線及び前記第２接続部から前記グランドパターンに接続する配線の少なくとも一方の途中に、インピーダンス調整用の受動素子が実装されていることを特徴とするアンテナ装置。