JP2014116883A - アンテナ装置並びに通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型でも十分なダイバーシティ効果を得るとともに、広い帯域をカバーすることができるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０は、互いの短絡線路１１２、１２２同士を向かい合わせて配設している。第１のアンテナ１１０の給電部１１１と第２のアンテナ１２０の給電部１２１の間隔をλ／４程度とし、２本のアンテナ１１０、１２０間の結合効果によって、インピーダンス調整され、帯域が広げられる。また、開放線路１１３、１２３は、複数の折り曲げ形状を有しており、導体パターンの実装面積を小さくしている。
【選択図】 図１

Description

本明細書で開示する技術は、複数本のアンテナを備えてダイバーシティなどの効果を得るとともに、ノートブック・コンピューターやモバイル端末の機器に内蔵して用いられるアンテナ装置並びに通信装置に関する。
近年のネットワーク利用傾向として、ノートブック・コンピューターを始め、携帯電話やスマートフォンなどのモバイル端末、ゲーム機などに無線通信機能が搭載されるようになってきている。現在、この種の機器の多くは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）機能が搭載されている。さらには、ＷｉＭＡＸ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの中長距離エリアをカバーする無線通信機能を搭載することも望まれている。
電波通信に利用されるアンテナの基本構造として、使用波長λの４分の１の長さを持つモノポールを導体地板上に設置したモノポール・アンテナが知られている。また、機器内に収納するには小型化が必須であるが、ポールの先端を折り曲げて低姿勢化するとともに、給電点位置付近に短絡部を設けてインピーダンス整合をとった、逆Ｆアンテナが知られている。
また、複数のアンテナを用いてダイバーシティ効果を得ることは知られている。例えば、複数の逆Ｆアンテナをユニット内に埋め込んだコンピューター・デバイスについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
例えば、キーボードを含む本体に対し表示パネルを含んだ蓋体が開閉可能に取り付けられた、クラムシェル構造のノートブック・コンピューターの場合、良好な受信感度を得るには、蓋体の先端部分にアンテナを配置することが好ましく、また、ダイバーシティ効果を得るには２つのアンテナ間の距離をできる限り大きくすることが好ましい（図１９を参照のこと）。
逆Ｆアンテナは、小型且つ低姿勢化が可能であることから、図１９に示したようなレイアウトは可能である。ところが、逆Ｆアンテナは、比帯域が狭いという問題がある。逆Ｆアンテナは、２．４〜２．５ＧＨｚ帯のＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮに広く使用されているが（例えば、特許文献２を参照のこと）、さらに２．５〜２．７Ｈｚ帯のＷｉＭＡＸまでカバーすることは厳しい。
図２０には、従来の逆ＦアンテナのＳ１１特性（リターン損失若しくは反射係数）を例示している。Ｓ１１特性の一般的な要求スペックは、−１０ｄＢ未満である。無線ＬＡＮにＷｉＭＡＸを加えた帯域２．４〜２．７ＧＨｚで使用すると、図示の周波数エッジはぎりぎりである。
２．４〜２．５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ用のアンテナの他に、２．５〜２．７Ｈｚ帯のＷｉＭＡＸ用の別のアンテナを用意すれば、これら２つの無線通信機能をカバーすることができる。しかしながら、２系統のアンテナを利用すると、アンテナの実装面積が増えるとともに、アンテナ本数が増えた分だけ信号処理回路との結線も増えるため、機器内部が煩雑になる。
付言すると、良好なダイバーシティ効果を得るには、アンテナ間をできる限り離すことが好ましいが（図１９に示す例では、蓋体の左右両端にアンテナを配置するのが理想的である）、機器設計のネックになったり、小型化の妨げになったりする。
本明細書で開示する技術の目的は、複数本のアンテナを備えてダイバーシティなどにより広帯域化の効果を得るとともに、ノートブック・コンピューターやモバイル端末の機器に内蔵して用いられる、優れたアンテナ装置並びに無線通信装を提供することにある。
本明細書で開示する技術のさらなる目的は、小型でも十分なダイバーシティ効果を得るとともに、広い帯域をカバーすることができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
第１の給電部と、地板に接続する第１の短絡部と、第１の開放部を有する第１のアンテナと、
前記第１の給電部とは電気経路長がｎλ／４程度離間して配置された第２の給電部と、前記地板に接続する第２の短絡部と、第２の開放部を有する第２のアンテナと、
を具備するアンテナ装置である。
本願の請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の前記給電部は、前記第１の給電部から、目的とする周波数帯域の高域端に相当するλ／４×０．７５、乃至、目的とする周波数帯域の低域端に相当するλ／４×１．２５の範囲で離間して配置される。
本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、誘電体基板上に形成された導体パターンからなる。
本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項３に記載のアンテナ装置の前記第１の開放部及び前記第２の開放部は、折り曲げ形状の線路からなる。
本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項３に記載のアンテナ装置の前記地板は、前記第１の給電部と前記第２の給電部の間にスロットを有している。そして、前記第１の給電部と前記第２の給電部は、前記スロットを迂回した電気経路長がｎλ／４程度となるように離間して配置されている。
本願の請求項６に記載の技術によれば、請求項３に記載のアンテナ装置の前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、前記地板に直接接続されている。
本願の請求項７に記載の技術によれば、請求項３に記載のアンテナ装置の前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、それぞれＬＣ回路素子を介して前記地板に接続されている。
本願の請求項８に記載の技術によれば、請求項３に記載のアンテナ装置の前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、それぞれパターン回路を介して前記地板に接続されている。
本願の請求項９に記載の技術によれば、請求項３に記載のアンテナ装置の前記第１の短絡部と前記第２の短絡部が互いに向かい合わせ、前記第１の開放部と前記第２の開放部が互いに背を向けるように配置されている。
また、本願の請求項１０に記載の技術は、
請求項１に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を介して送受信する通信信号を処理する信号処理部と、
を具備する通信装置である。
本願の請求項１１に記載の技術によれば、請求項１０に記載の通信装置の前記信号処理部は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを用いてダイバーシティ送受信するように構成されている。
本願の請求項１２に記載の技術によれば、請求項１０に記載の通信装置の前記信号処理部は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを介して送受信する信号を空間多重分離するように構成されている。
本明細書で開示する技術によれば、小型でも十分なダイバーシティ効果を得るとともに、広い帯域をカバーすることができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することができる。
本明細書で開示する技術によれば、単一のアンテナ装置により例えば無線ＬＡＮにＷｉＭＡＸを加えた広帯域をカバーすることができる。したがって、無線通信機能毎にアンテナ装置を装備する場合と比較して、実装面積を抑制して小型化を実現できる。また、１つのアンテナ装置で済むことから、信号処理回路との結線が増えず、機器が簡素化する。
要するに、本明細書で開示する技術によれば、アンテナ本数を少なく抑えながら広帯域化を実現できるので、機器の小型化、利便性、デザイン性向上といった効果がある。
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
図１は、本明細書で開示する技術の一実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を示した図である。 図２は、アンテナ装置１００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示した図である。 図３は、アンテナ装置１００のＳ１１特性を示した図である。 図４は、アンテナ装置１００をノートブック・コンピューター４００に搭載した様子を示した図である。 図５は、本明細書で開示する技術の他の実施形態に係るアンテナ装置５００の構成を示した図である。 図６は、アンテナ装置５００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示した図である。 図７は、アンテナ装置５００のＳ１１特性を示した図である。 図８は、本明細書で開示する技術のさらに他の実施形態に係るアンテナ装置８００の構成を示した図である。 図９は、アンテナ装置８００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示した図である。 図１０は、アンテナ装置８００のＳ１１特性を示した図である。 図１１は、本明細書で開示する技術のさらに他の実施形態に係るアンテナ装置１１００の構成を示した図である。 図１２は、アンテナ装置１１００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示した図である。 図１３は、アンテナ装置１１００のＳ１１特性を示した図である。 図１４は、アンテナ装置１１００の変形例を示した図である。 図１５は、互いの開放線路１１３、１２３同士を向かい合わせ、互いの短絡線路１１２、１２２が背を向けるような配置にした、アンテナ装置１００の変形例を示した図である。 図１６は、図１５に示したアンテナ装置のＳ１１特性を示した図である。 図１７は、ダイバーシティ方式の通信装置１７００の構成例を示した図である。 図１８は、ＭＩＭＯ方式の通信装置１８００の構成例を示した図である。 図１９は、クラムシェル構造の装置にダイバーシティ・アンテナを搭載した様子を示した図である。 図２０は、従来の逆ＦアンテナのＳ１１特性を例示した図である。
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
図１には、本明細書で開示する技術の一実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を示している。
アンテナ装置１００は、第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０を含み、ダイバーシティ・アンテナを構成している。図示の例では、各アンテナ１１０、１２０はそれぞれ、誘電体基板１３０上に形成された導体パターンからなる。
第１のアンテナ１１０は、給電部１１１と、短絡線路１１２と、開放線路１１３を備えている。
短絡線路１１２は、給電部１１１から伸延させた配線であり、図示の例では略コの字をなして、端部で誘電体基板１３０上に形成された地板１３１に短絡している。
開放線路１１３は、短絡線路１１２とは反対方向に、給電部１１１から伸延させた配線である。開放線路１１３は、例えば使用波長λの４分の１の長さを持ち、第１のアンテナ１１０を逆Ｆアンテナとして動作させる。図示の例では、開放線路１１３は、複数の折り曲げ形状を有しており、導体パターンの実装面積を小さくしている。
また、第２のアンテナ１２０は、給電部１２１と、短絡線路１２２と、開放線路１２３を備えている。
短絡線路１２２は、給電部１２１から伸延させた配線であり、図示の例では略コの字をなして、端部で誘電体基板１３０上に形成された地板１３１に短絡している。
開放線路１２３は、短絡線路１２２とは反対方向に、給電部１２１から伸延させた配線である。開放線路１２３は、例えば使用波長λの４分の１の長さを持ち、第２のアンテナ１２０を逆Ｆアンテナとして動作させる。図示の例では、開放線路１２３は、複数の折り曲げ形状を有しており、導体パターンの実装面積を小さくしている。
なお、図１では、第１のアンテナ１１０の開放線路１１３と第２のアンテナ１２０の開放線路１２３を左右対称的に描いているが、両者が同一の折り曲げ形状である必要はない。
図１に示す例では、第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０は、互いの短絡線路１１２、１２２同士を向かい合わせ、互いの開放線路１１３、１２３が背を向けるように配設されている。本明細書で開示する技術において特徴的なのは、第１のアンテナ１１０の給電部１１１と第２のアンテナ１２０の給電部１２１の間隔（より厳密には、「電流経路長」）をλ／４程度としている点である。これによって、２本のアンテナ１１０、１２０間の結合効果によって、インピーダンス調整され、帯域が広げられる。
図２には、第１のアンテナ１１０の給電部１１１と第２のアンテナ１２０の給電部１２１の間隔をλ／４程度とした場合の、アンテナ装置１００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示している（赤→黄色→青の色変化を濃淡に置き換えるように図面を修正中です）。同図から、第１のアンテナ１１０の給電部１１１と第２のアンテナ１２０の給電部１２１の間隔をλ／４程度としたことにより、両アンテナ１１０、１２０の各短絡線路１１２、１２２の短絡部分にＧＮＤ電流が分布することが分かる。
図３には、アンテナ装置１００のＳ１１特性（リターン損失若しくは反射係数）を示している。図３を参照すると、アンテナ装置１００が、図２０と比較して、Ｓ１１特性の一般的な要求スペックである−１０ｄＢ未満となる帯域が大きくとれていることが分かり、無線ＬＡＮにＷｉＭＡＸを加えた帯域２．４〜２．７ＧＨｚにおいても十分に使用することができる。
ここで、第１のアンテナ１１０の給電部１１１と第２のアンテナ１２０の給電部１２１の間隔が「λ／４程度」とは、具体的には、目的とする周波数帯域の高域端に相当するλ／４×０．７５、乃至、目的とする周波数帯域の低域端に相当するλ／４×１．２５の範囲であれば、上記の広帯域化の効果が得られることを意味する。また、誘電体基板１３０（又は、アンテナ装置１００を搭載した機器の筐体）による波長短縮効果がある場合を考慮すると、「λ／４程度」を、目的とする周波数帯域の高域端に相当するλ／４×０．７５×１／√εr、乃至、目的とする周波数帯域の低域端に相当するλ／４×１．２５×１／√εrの範囲と表現することもできる（但し、εrは誘電体基板１３０（又は、アンテナ装置１００を搭載した機器の筐体）の比誘電率）。
第１のアンテナ１１０の給電部１１１と第２のアンテナ１２０の給電部１２１の間隔は、λ／４ではなく、λ／４の倍数すなわちｎλ／４（ｎは正の整数）であってもよい。但し、アンテナ装置１００の小型化を考慮すると、ｎ＝１すなわちλ／４であることが妥当である。
図４には、アンテナ装置１００をノートブック・コンピューター４００に搭載した様子を示している。図示の例では、クラムシェル構造のノートブック・コンピューター４００の蓋体４０１側の先端ほぼ中央に、アンテナ装置１００が搭載されている。第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０間の間隔がλ／４と小型に構成されていることから、設置場所が１箇所で済む。勿論、蓋体４０１の先端中央ではなく、左右いずれかの端部に設置してもよい。図１９に示したように２つのアンテナ間の距離を大きくとって配置する場合と比較して、機器設計が柔軟になる。
図１に示す例では、第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０は互いの短絡線路１１２、１２２同士を向かい合わせ、互いの開放線路１１３、１２３が背を向けるように配設されている。第１のアンテナ１１０の給電部１１１と第２のアンテナ１２０の給電部１２１の間隔がｎλ／４という条件を満たすのであれば、図１５に示すように、互いの開放線路１１３、１２３同士を向かい合わせ、互いの短絡線路１１２、１２２が背を向けるように各アンテナ１１０、１２０を配置でもよい。
図１６には、図１５に示したアンテナ装置のＳ１１特性（リターン損失若しくは反射係数）を示している。図１６を参照すると、互いの開放線路１１３、１２３同士を向かい合わせ、互いの短絡線路１１２、１２２が背を向けるように各アンテナ１１０、１２０を配置しても、Ｓ１１特性の一般的な要求スペックである−１０ｄＢ未満となる帯域が大きくとれていることが分かり、無線ＬＡＮにＷｉＭＡＸを加えた帯域２．４〜２．７ＧＨｚにおいても十分に使用することができる。
図５には、本明細書で開示する技術の他の実施形態に係るアンテナ装置５００の構成を示している。
アンテナ装置５００は、第１のアンテナ５１０と第２のアンテナ５２０を含み、ダイバーシティ・アンテナを構成している。図示の例では、各アンテナ５１０、５２０はそれぞれ、誘電体基板５３０上に形成された導体パターンからなる。
第１のアンテナ５１０は、給電部５１１と、短絡線路５１２と、開放線路５１３を備えている。短絡線路５１２は、給電部５１１から伸延させた配線であり、図示の例では略コの字をなして、端部で誘電体基板５３０上に形成された地板５３１に短絡している。また、開放線路５１３は、短絡線路５１２とは反対方向に、給電部５１１から伸延させた配線であり、複数の折り曲げ形状を有している（同上）。
また、第２のアンテナ５２０は、給電部５２１と、短絡線路５２２と、開放線路５２３を備え、第１のアンテナ５１０とはほぼ左右対称となる形状の導体パターンからなる。但し、互いの開放線路５１３、５２３が同一の折り曲げ形状である必要はない。
図５に示す例では、第１のアンテナ５１０と第２のアンテナ５２０は、互いの短絡線路５１２、５２２同士を向かい合わせ、互いの開放線路５１３、５２３が背を向けるように配設されている。アンテナ装置５００において特徴的なのは、第１のアンテナ５１０と第２のアンテナの短絡線路５１２と第２のアンテナ５２０の短絡線路５２２の間で地板５３１にスロット（切り込み部）５３２を形設することにより、互いの給電部５１１、５２１が地板５３１を介して結合する電流経路長がスロット５３２を迂回してλ／４程度となるように構成している点である。スロット５３２は、図中、垂直方向（若しくは、アンテナ５１０、５２０の高さ方向）にほぼ直線状に、地板５３１を切り込んでいる。これによって、図１に示した給電部５１１、５２１間の間隔をλ／４程度とした場合と同様に、２本のアンテナ５１０、５２０間の結合効果によって、インピーダンス調整され、帯域が広げられる。また、スロット５３２の存在により給電部５１１、５２１間がλ／４よりも短くなるようにアンテナ５１０、５２０を近接して配置することができるので、アンテナ装置５００は、図１に示したアンテナ装置１００よりもさらに小型化することができる。
図６には、アンテナ装置５００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示している（赤→黄色→青の色変化を濃淡に置き換えるように図面を修正中です）。同図から、第１のアンテナ５１０の給電部５１１と第２のアンテナ５２０の給電部５２１の間隔はλ／４よりも短いが、スロット５３２を形設することで電気経路長をλ／４程度としたことにより、両アンテナ５１０、５２０の各短絡線路５１２、５２２の短絡部分にＧＮＤ電流が分布することが分かる。
図７には、アンテナ装置５００のＳ１１特性（リターン損失若しくは反射係数）を示している。図７を参照すると、スロット５３２を形成してアンテナ装置５００をさらに小型化しても、Ｓ１１特性の一般的な要求スペックである−１０ｄＢ未満となる帯域が大きくとれていることが分かり、無線ＬＡＮにＷｉＭＡＸを加えた帯域２．４〜２．７ＧＨｚにおいても十分に使用することができる。
図８には、本明細書で開示する技術のさらに他の実施形態に係るアンテナ装置８００の構成を示している。
アンテナ装置８００は、第１のアンテナ８１０と第２のアンテナ８２０を含み、ダイバーシティ・アンテナを構成している。図示の例では、各アンテナ８１０、８２０はそれぞれ、誘電体基板８３０上に形成された導体パターンからなる。
第１のアンテナ８１０は、給電部８１１と、短絡線路８１２と、開放線路８１３を備えている。短絡線路８１２は、給電部８１１から伸延させた配線であり、図示の例では略コの字をなして、端部で誘電体基板８３０上に形成された地板８３１に短絡している。また、開放線路８１３は、短絡線路８１２とは反対方向に、給電部８１１から伸延させた配線であり、複数の折り曲げ形状を有している（同上）。
また、第２のアンテナ８２０は、給電部８２１と、短絡線路８２２と、開放線路８２３を備え、第１のアンテナ８１０とはほぼ左右対称となる形状の導体パターンからなる。但し、互いの開放線路８１３、８２３が同一の折り曲げ形状である必要はない。
図８に示す例では、第１のアンテナ８１０と第２のアンテナ８２０は、互いの短絡線路８１２、８２２同士を向かい合わせ、互いの開放線路８１３、８２３が背を向けるように配設されている。アンテナ装置８００においても、第１のアンテナ８１０と第２のアンテナの短絡線路８１２と第２のアンテナ１２０の短絡線路８２２の間で地板８３１にスロット（切り込み部）８３２を形設している。スロット８３２は、図中、水平方向（若しくは、アンテナ５１０、５２０の配置方向）にほぼ直線状に地板８３１を切り込んでいる。このスロット８３２により、互いの給電部８１１、８２１が地板８３１を介して結合する電流経路長がスロット８３２を迂回してλ／４程度となることから、２本のアンテナ８１０、８２０間の結合効果によってインピーダンス調整され、帯域が広げられる。スロット８３２の存在により給電部８１１、８２１間がλ／４よりも短くなるようにアンテナ８１０、８２０を近接して配置して、アンテナ装置８００を小型化することができる。また、スロット８３２は横長であることから、アンテナ装置５００よりも縦方向のサイズを短縮し、低姿勢化することができる。
図９には、アンテナ装置８００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示している（赤→黄色→青の色変化を濃淡に置き換えるように図面を修正中です）。同図から、第１のアンテナ８１０の給電部８１１と第２のアンテナ８２０の給電部８２１の間隔はλ／４よりも短いが、スロット８３２を形設することで電気経路長をλ／４程度としたことにより、両アンテナ８１０、８２０の各短絡線路８１２、８２２の短絡部分にＧＮＤ電流が分布することが分かる。
図１０には、アンテナ装置８００のＳ１１特性（リターン損失若しくは反射係数）を示している。図１０を参照すると、横長のスロット８３２を形成してアンテナ装置８００をさらに小型化、低姿勢化しても、Ｓ１１特性の一般的な要求スペックである−１０ｄＢ未満となる帯域が大きくとれていることが分かり、無線ＬＡＮにＷｉＭＡＸを加えた帯域２．４〜２．７ＧＨｚにおいても十分に使用することができる。
図１１には、本明細書で開示する技術のさらに他の実施形態に係るアンテナ装置１１００の構成を示している。
アンテナ装置１１００は、第１のアンテナ１１１０と第２のアンテナ１１２０を含み、ダイバーシティ・アンテナを構成している。図示の例では、各アンテナ１１１０、１１２０はそれぞれ、誘電体基板１１３０上に形成された導体パターンからなる。
第１のアンテナ１１１０は、給電部１１１１と、短絡線路１１１２と、開放線路１１１３と、ＬＣ回路部１１１４を備えている。短絡線路１１１２は、給電部１１１１から伸延させた配線であるが（同上）、端部でＬＣ回路部１１１４を介して誘電体基板１１３０上に形成された地板１１３１に接続している。また、開放線路１１１３は、短絡線路１１１２とは反対方向に、給電部１１１１から伸延させた配線であり、複数の折り曲げ形状を有している（同上）。
また、第２のアンテナ１１２０は、給電部１１２１と、短絡線路１１２２と、開放線路１１２３と、ＬＣ回路部１１２４を備え、第１のアンテナ１１１０とはほぼ左右対称となる形状の導体パターンからなる。但し、互いの開放線路１１１３、１１２３が同一の折り曲げ形状である必要はない。
第１のアンテナ１１１０と第２のアンテナ１１２０は、互いの短絡線路１１１２、１１２２同士を向かい合わせ、互いの開放線路１１１３、１１２３が背を向けるように配設されている。図１１に示す例では、各アンテナ１１１０、１１２０の短絡線路１１１２、１２２の端部が、直接短絡せず、地板１１３１との間にそれぞれＬＣ回路部１１１４、１１２４が装荷されている点で、通常の逆Ｆアンテナとは相違する。
ＬＣ回路部１１１４、１１２４は、例えば図１１中に示すように、直列接続した６．２ｎＨのインダクター及び３．１ｐＦのコンデンサーと、直列接続した６．７ｎＨのインダクター及び６．３ｐＦのコンデンサーとを並列接続したＬＣ回路からなる。このようなＬＣ回路部１１１４、１１２４を各アンテナ１１１０、１１２０の短絡線路１１１２、１１２２の端部と地板１１３１間に装荷することで、給電部１１１１、１１２１をλ／４の電流経路長だけ離間させたときと同じアンテナ１１１０、１１２０間の結合効果を得ることができる。すなわち、給電部１１１１、１１２１間がλ／４よりも短くなるようにアンテナ１１１０、１１２０を近接して配置して、アンテナ装置１１００を小型化することができる。
図１２には、アンテナ装置１１００に生じる電流分布のシミュレーション結果を示している（赤→黄色→青の色変化を濃淡に置き換えるように図面を修正中です）。同図から、第１のアンテナ１１１０の給電部１１１１と第２のアンテナ１１２０の給電部１１２１の間隔はλ／４よりも短いが、ＬＣ回路部１１１４、１１２４を装荷することで電気経路長をλ／４程度としたことにより、両アンテナ１１１０、１１２０の各短絡線路１１１２、１１２２の短絡部分にＧＮＤ電流が分布することが分かる。
図１３には、アンテナ装置１１００のＳ１１特性（リターン損失若しくは反射係数）を示している。図１３を参照すると、１１２０の各短絡線路１１１２、１１２２の短絡部分にＬＣ回路部１１１４、１１２４を装荷してアンテナ装置１１００を小型化しても、Ｓ１１特性の一般的な要求スペックである−１０ｄＢ未満となる帯域が大きくとれていることが分かり、無線ＬＡＮにＷｉＭＡＸを加えた帯域２．４〜２．７ＧＨｚにおいても十分に使用することができる。
逆Ｆアンテナの給電部に整合回路（マッチング回路）を装荷することは、従来からよく行なわれている。これに対し、図１１に示した構成例では、給電部１１１１ではなく各短絡線路１１１２、１１２２の短絡部分に、ＬＣ回路を装荷するという点で異なる。
図１４には、図１１に示したアンテナ装置１１００の変形例を示している。図示のように、両アンテナ１１１０、１１２０の各短絡線路１１１２、１１２２の短絡部分に、インダクターやコイルなどの回路素子の代わりに、スパイラル１４０１やミアンダ１４０２などのパターン回路を挿入することによっても、同様に広帯域化と小型化を実現することができる。
図１７には、実施例１〜４のいずれかに係るアンテナ装置を用いて構成されるダイバーシティ方式の通信装置１７００の構成例を示している。以下では、説明の便宜上、実施例１に係るアンテナ装置１００を用いたものとする。
ダイバーシティ・スイッチ（ＳＷ）１７０１は、ダイバーシティ送受信のため、第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０のアンテナ切り替えを行なう。
送受信切り替えスイッチ（ＳＷ）１７０２は、上記のダイバーシティ・アンテナを、送信時には送信アンプ部１７０３に接続し、受信時には受信アンプ部１７０４に接続する。
送信アンプ部１７０３は、送信ＲＦ信号を電力増幅する。受信アンプ部１７０４は、受信ＲＦ信号を低雑音増幅する。
周波数変換部１７０５は、送信信号をＲＦ帯にアップコンバートし、受信ＲＦ信号をダウンコンバートする。
Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換部１７０６は、送信ディジタル信号をアナログ信号に変換し、受信アナログ信号をディジタル変換する。
変復調信号処理部１７０７は、送信データの符号化及び変調処理や、受信信号の復調及び復号処理を行なう。
上述したように、アンテナ装置１００はＳ１１特性の一般的な要求スペックである−１０ｄＢ未満となる帯域が大きくとれているので、この１系統でも、通信装置１７００は、無線ＬＡＮに加え、ＷｉＭＡＸをカバーすることができる。
図１８には、実施例１〜４のいずれかに係るアンテナ装置を用いて構成される、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式の通信装置１８００の構成例を示している。ＭＩＭＯは、複数のアンテナを使って複数の通信ストリームを空間多重して、伝送容量の拡大を図る通信方式である（例えば、特許文献３を参照のこと）。以下では、説明の便宜上、実施例１に係るアンテナ装置１００を用いたものとする。
通信装置１８００は、第１のアンテナ１１０、第２のアンテナ１２０毎に送受信ブランチを備えた構成である。
送受信切り替えスイッチ１８０１は、第１のアンテナ１１０を、送信時には送信アンプ部１８０２に接続し、受信時には受信アンプ部１８０３に接続する。
送信アンプ部１８０２は、送信ＲＦ信号を電力増幅する。受信アンプ部１８０３は、受信ＲＦ信号を低雑音増幅する。周波数変換部１８０４は、送信信号をＲＦ帯にアップコンバートし、受信ＲＦ信号をダウンコンバートする。Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換部１８０５は、送信ディジタル信号をアナログ信号に変換し、受信アナログ信号をディジタル変換する。
送受信切り替えスイッチ１８１１は、第２のアンテナ１２０を、送信時には送信アンプ部１８１２に接続し、受信時には受信アンプ部１８１３に接続する。
送信アンプ部１８１２は、送信ＲＦ信号を電力増幅する。受信アンプ部１８１３は、受信ＲＦ信号を低雑音増幅する。周波数変換部１８１４は、送信信号をＲＦ帯にアップコンバートし、受信ＲＦ信号をダウンコンバートする。Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換部１８１５は、送信ディジタル信号をアナログ信号に変換し、受信アナログ信号をディジタル変換する。
空間多重及び変復調処理部１８１０は、ブランチ毎の送信ストリームの空間多重、ブランチ毎の受信信号の空間分離処理、並びに、送受信ストリームの符号化復号、変復調処理を行なう。
上述したように、アンテナ装置１００はＳ１１特性の一般的な要求スペックである−１０ｄＢ未満となる帯域が大きくとれているので、この１系統でも、通信装置１８００は、無線ＬＡＮに加え、ＷｉＭＡＸをカバーすることができる。
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）第１の給電部と、地板に接続する第１の短絡部と、第１の開放部を有する第１のアンテナと、前記第１の給電部とは電気経路長がｎλ／４程度離間して配置された第２の給電部と、前記地板に接続する第２の短絡部と、第２の開放部を有する第２のアンテナと、を具備するアンテナ装置。
（２）前記給電部は、前記第１の給電部から、目的とする周波数帯域の高域端に相当するλ／４×０．７５、乃至、目的とする周波数帯域の低域端に相当するλ／４×１．２５の範囲で離間して配置される、上記（１）に記載のアンテナ装置。
（３）前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、誘電体基板上に形成された導体パターンからなる、上記（１）に記載のアンテナ装置。
（４）前記第１の開放部及び前記第２の開放部は、折り曲げ形状の線路からなる、上記（３）に記載のアンテナ装置。
（５）前記地板は、前記第１の給電部と前記第２の給電部の間にスロットを有し、前記第１の給電部と前記第２の給電部は、前記スロットを迂回した電気経路長がｎλ／４程度となるように離間して配置される、上記（３）に記載のアンテナ装置。
（６）前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、前記地板に直接接続される、上記（３）に記載のアンテナ装置。
（７）前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、それぞれＬＣ回路素子を介して前記地板に接続される、上記（３）に記載のアンテナ装置。
（８）前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、それぞれパターン回路を介して前記地板に接続される、上記（３）に記載のアンテナ装置。
（９）前記第１の短絡部と前記第２の短絡部が互いに向かい合わせ、前記第１の開放部と前記第２の開放部が互いに背を向けるように配置される、上記（３）に記載のアンテナ装置。
（１０）上記（１）に記載のアンテナ装置と、前記アンテナ装置を介して送受信する通信信号を処理する信号処理部と、を具備する通信装置。
（１１）前記信号処理部は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを用いてダイバーシティ送受信する、上記（１０）に記載の通信装置。
（１２）前記信号処理部は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを介して送受信する信号を空間多重分離する、上記（１０）に記載の通信装置。
特開２００６−３２５１７８号公報 特開２００９−４４６０４号公報 特許第４０３９４１３号公報
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
本明細書では、２．４〜２．５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮに２．５〜２．７ＧＨｚ帯のＷｉＭＡＸを加えた広帯域を単一のアンテナ装置でカバーする実施形態を中心に説明してきたが、本明細書で開示する技術の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、本明細書で開示する技術を適用することにより、８００ＭＨｚ／９００ＭＨｚ帯の電話用アンテナを、７００ＭＨｚ帯のシステム（例えば、スーパーＷｉ−Ｆｉ）と共用することが可能である。
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
１００…アンテナ装置
１１０…第１のアンテナ
１１１…給電部、１１２…短絡線路、１１３…開放線路
１２０…第２のアンテナ
１２１…給電部、１２２…短絡線路、１２３…開放線路
１３０…誘電体基板、１３１…地板
４００…ノートブック・コンピューター、４０１…蓋体
５００…アンテナ装置
５１０…第１のアンテナ
５１１…給電部、５１２…短絡線路、５１３…開放線路
５２０…第２のアンテナ
５２１…給電部、５２２…短絡線路、５２３…開放線路
５３０…誘電体基板、５３１…地板、５３２…スロット
８００…アンテナ装置
８１０…第１のアンテナ
８１１…給電部、８１２…短絡線路、８１３…開放線路
８２０…第２のアンテナ
８２１…給電部、８２２…短絡線路、８２３…開放線路
８３０…誘電体基板、８３１…地板、８３２…スロット
１１００…アンテナ装置
１１１０…第１のアンテナ
１１１１…給電部、１１１２…短絡線路
１１１３…開放線路、１１１４…ＬＣ回路部
１１２０…第２のアンテナ
１１２１…給電部、１１２２…短絡線路
１１２３…開放線路、１１２４…ＬＣ回路部
１１３０…誘電体基板、１１３１…地板
１７００…通信装置
１７０１…ダイバーシティ・スイッチ、１７０２…送受信切り替えスイッチ
１７０３…送信アンプ、１７０４…受信アンプ、１７０５…周波数変換部
１７０６…Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換部、１７０７…変復調信号処理部
１８００…通信装置
１８１１、１８１１…送受信切り替えスイッチ
１８０２、１８１２…送信アンプ、１８０３、１８１３…受信アンプ
１８０４、１８１４…周波数変換部
１８０５、１８１５…Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換部
１８１０…空間多重及び変復調処理部

Claims (12)

  1. 第１の給電部と、地板に接続する第１の短絡部と、第１の開放部を有する第１のアンテナと、
    前記第１の給電部とは電気経路長がｎλ／４程度離間して配置された第２の給電部と、前記地板に接続する第２の短絡部と、第２の開放部を有する第２のアンテナと、
    を具備するアンテナ装置。
  2. 前記給電部は、前記第１の給電部から、目的とする周波数帯域の高域端に相当するλ／４×０．７５、乃至、目的とする周波数帯域の低域端に相当するλ／４×１．２５の範囲で離間して配置される、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、誘電体基板上に形成された導体パターンからなる、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 前記第１の開放部及び前記第２の開放部は、折り曲げ形状の線路からなる、
    請求項３に記載のアンテナ装置。
  5. 前記地板は、前記第１の給電部と前記第２の給電部の間にスロットを有し、
    前記第１の給電部と前記第２の給電部は、前記スロットを迂回した電気経路長がｎλ／４程度となるように離間して配置される、
    請求項３に記載のアンテナ装置。
  6. 前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、前記地板に直接接続される、
    請求項３に記載のアンテナ装置。
  7. 前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、それぞれＬＣ回路素子を介して前記地板に接続される、
    請求項３に記載のアンテナ装置。
  8. 前記第１の短絡部及び前記第２の短絡部は、それぞれパターン回路を介して前記地板に接続される、
    請求項３に記載のアンテナ装置。
  9. 前記第１の短絡部と前記第２の短絡部が互いに向かい合わせ、前記第１の開放部と前記第２の開放部が互いに背を向けるように配置される、
    請求項３に記載のアンテナ装置。
  10. 請求項１に記載のアンテナ装置と、
    前記アンテナ装置を介して送受信する通信信号を処理する信号処理部と、
    を具備する通信装置。
  11. 前記信号処理部は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを用いてダイバーシティ送受信する、
    請求項１０に記載の通信装置。
  12. 前記信号処理部は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを介して送受信する信号を空間多重分離する、
    請求項１０に記載の通信装置。
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