JP2014200031A

JP2014200031A - アンテナ及び無線通信装置

Info

Publication number: JP2014200031A
Application number: JP2013075083A
Authority: JP
Inventors: 勝美佐久間; Katsumi Sakuma; 周作吉田; Shusaku Yoshida; 豊小田; Yutaka Oda
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-23
Also published as: EP2784875A1; EP2784875B1; US20140292600A1

Abstract

【課題】無線通信装置を薄型化すること。
【解決手段】アンテナ１は、例えば第３の層４、第３の誘電体層８、第１の層２、第２の誘電体層７、第２の層３、第１の誘電体層６及びアンテナ導体層５を下からこの順で積層した構造を有する。第１の層２は、インダクタを構成するパターンを有する。このインダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできている。第２の層３は、第１の層２のインダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための層である。第１の層２及び第２の層３は、第１の層２によってできるインダクタンスと、第１の層２と第２の層３とによってできる容量とによって、磁気壁を構成する。第３の層４は電気壁を構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、アンテナ及び無線通信装置に関する。

従来、無線通信装置において、アンテナがグラウンドからの影響を受けるのを防ぐため、グラウンドから離れてアンテナが配置されている。また、グラウンドとアンテナとの間に、電磁波を吸収する磁気壁を備える技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特定の周波数帯において電磁波の伝播を禁止する電磁バンドギャップ構造を設けることによって、プリント基板に実装されたアンテナ間やデバイス間の電磁干渉を低減する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、電磁波の波長に比べて小さい間隔で材料片を並べることによって元の材料片とは異なる電気的特性や磁気的特性を実現するメタマテリアルが知られている。そして、グラウンドと導体とをビアによって接続したマッシュルーム型の構造体を周期的に配列させたメタマテリアルによって磁気壁を構成する技術が知られている（例えば、非特許文献１〜４参照）。また、メタマテリアルをアンテナに応用する技術が知られている（例えば、非特許文献５参照）。また、メタマテリアルに対してシミュレーションを行った結果について種々報告されている（例えば、非特許文献６〜８参照）。

特開２０１１−５５０５４号公報国際公開第２０１０／０１３４９６号

真田篤志、チュートリアル「メタマテリアルとは何か」、日経エレクトロニクス、日本、２００８年１１月１７日号、ｐ．１２８−１３４真田篤志、チュートリアル「メタマテリアルとは何か」、日経エレクトロニクス、日本、２００８年１２月１５日号、ｐ．１５９−１６９真田篤志、チュートリアル「メタマテリアルとは何か」、日経エレクトロニクス、日本、２００９年１月１２日号、ｐ．１０４−１１１真田篤志、チュートリアル「メタマテリアルとは何か」、日経エレクトロニクス、日本、２００９年２月９日号、ｐ．１１０−１１６中野久松、「メタマテリアルのアンテナへの応用」、２００６年電子情報通信学会総合大会、ＢＴ−１−２、ｐ．ＳＳ４０−ＳＳ４１松永直子ら、「平面型２次元負屈折率媒質について」、２００５年電子情報通信学会総合大会、日本、ＣＳ−２−３、ｐ．Ｓ２２−Ｓ２３Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈら、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｒｅｔｒｉｅｖａｌｆｒｏｍｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」、ＰＨＹＳＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷＥ７１、米国、２００５年、ｐ．０３６６１７−１−０３６６１７−１１片山直樹ら、「チャートを利用したメタマテリアルの材料定数推定法に関する一検討」、ＩＥＥＥ広島支部学生シンポジウム予稿集、日本、２００８年、第１０巻、ｐ．８６−８９

しかしながら、従来の無線通信装置では、アンテナをグラウンドから離して配置しなければならないため、無線通信装置を薄型化することが困難であるという問題点がある。また、マッシュルーム型の構造体を並べた磁気壁では、ビアによってインダクタを構成するため、ある程度の長さのビアを備える必要があり、無線通信装置の薄型化を阻害するという問題点がある。

無線通信装置を薄型化することができるアンテナ及び薄型の無線通信装置を提供することを目的とする。

このアンテナは、インダクタを構成するパターンを有する第１の層と、そのインダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層と、電気壁を構成する第３の層と、を備える。

この無線通信装置は、アンテナを有し、そのアンテナは、インダクタを構成するパターンを有する第１の層と、インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層と、電気壁を構成する第３の層と、を備える。

このアンテナによれば、無線通信装置を薄型化することができる。この無線通信装置によれば、薄型の無線通信装置が得られる。

図１は、実施の形態にかかるアンテナの第１の例を示す図である。図２は、図１に示すアンテナを層ごとに示す図である。図３は、図１に示すアンテナの断面を模式的に示す図である。図４は、実施の形態にかかるアンテナにおけるインダクタのパターンの別の例を示す図である。図５は、図１に示すアンテナの等価回路を示す図である。図６は、実施の形態にかかるアンテナの第２の例を層ごとに示す図である。図７は、図６に示すアンテナの断面を模式的に示す図である。図８は、図６に示すアンテナの等価回路を示す図である。図９は、マッシュルーム型の構造体を並べた電磁壁におけるマッシュルーム型構造を示す図である。図１０は、図９に示すマッシュルーム型構造を有するアンテナの断面を模式的に示す図である。図１１は、シミュレーションに用いた解析モデルの一例を示す図である。図１２は、図１１に示す解析モデルにおける単位セルの一例を示す図である。図１３は、シミュレーション結果を示す特性図である。図１４は、実施の形態にかかる無線通信装置の一例を示す図である。図１５は、図１４に示す無線通信装置におけるアンテナの配置の一例を示す図である。図１６は、図１４に示すアンテナ配置例を横から見た図である。図１７は、実施の形態にかかるアンテナを用いない場合のアンテナ配置例を示す図である。図１８は、図１７に示すアンテナ配置例を横から見た図である。

以下に添付図面を参照して、このアンテナ及び無線通信装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の各実施例の説明においては、同様の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

・アンテナの第１の例
図１は、実施の形態にかかるアンテナの第１の例を示す図である。図２は、図１に示すアンテナを層ごとに示す図である。図３は、図１に示すアンテナの断面を模式的に示す図である。図２及び図３においては、各導体層の間の誘電体層が省略されている。

図１〜図３に示すように、アンテナ１は、インダクタを構成するパターンを有する第１の層２、そのインダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層３、及び電気壁を構成する第３の層４を有する。アンテナ１は、例えば一番上の面に導電体でできたアンテナ導体層５を有する。

例えばアンテナ導体層５のすぐ下にはアンテナ導体層５に接して、誘電体でできた第１の誘電体層６が設けられる。例えば第２の層３は、導電体でできており、第１の誘電体層６のすぐ下で第１の誘電体層６に接して設けられる。例えば第２の層３のすぐ下には第２の層３に接して、誘電体でできた第２の誘電体層７が設けられる。

例えば第１の層２は、導電体でできており、第２の誘電体層７のすぐ下で第２の誘電体層７に接して設けられる。例えば第１の層２のすぐ下には第１の層２に接して、誘電体でできた第３の誘電体層８が設けられる。例えば第３の層４は、導電体でできており、第３の誘電体層８のすぐ下で第３の誘電体層８に接して設けられる。

つまり、アンテナ１は、第３の層４、第３の誘電体層８、第１の層２、第２の誘電体層７、第２の層３、第１の誘電体層６及びアンテナ導体層５を下からこの順で積層した構造を有する。なお、第１の誘電体層６、第２の誘電体層７または第３の誘電体層８は空気層であってもよい。

第１の層２において、インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできている。単位素子の数は、電磁波の周波数によって決まる。インダクタの単位素子は例えばスパイラル状の配線パターンを有していてもよい。あるいは、図４に示すように、インダクタの単位素子は例えばミアンダ状の配線パターンを有していてもよい。図４は、実施の形態にかかるアンテナにおけるインダクタのパターンの別の例を示す図である。

図３に示すように、第３の層４と第１の層２との間、第１の層２と第２の層３との間、及び第２の層３とアンテナ導体層５との間には、それぞれ容量が生じる。例えば図３に示すように、第３の層４及び第１の層２の一端はそれぞれグラウンド電位とされてもよい。第１の層２及び第２の層３は、第１の層２によってできるインダクタンスと、第１の層２と第２の層３とによってできる容量とによって、磁気壁を構成する。

図５は、図１に示すアンテナの等価回路を示す図である。図５に示すように、電気壁は、アンテナ導体の下の例えばグラウンド電位ＧＮＤとされる導体層によって構成される。磁気壁は、一端がともに例えばグラウンド電位とされ、互いに並列に接続されるインダクタ１１及び容量１２によって構成される。この磁気壁は、誘電率及び透磁率がともに負の値であるという特性を有する。

・アンテナの第２の例
図６は、実施の形態にかかるアンテナの第２の例を層ごとに示す図である。図７は、図６に示すアンテナの断面を模式的に示す図である。図６及び図７においては、各導体層の間の誘電体層が省略されている。

図６及び図７に示すように、アンテナ１は、インダクタを構成するパターンを有する第１の層２、そのインダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層３、及び電気壁を構成する第３の層４を有する。アンテナ１は、インダクタを構成するパターンを有する第４の層２１、及び第４の層２１のインダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第５の層２２をさらに有する。アンテナ１は、例えば一番上の面に導電体でできたアンテナ導体層５を有する。

例えばアンテナ導体層５のすぐ下にはアンテナ導体層５に接して、図示省略する誘電体でできた第１の誘電体層が設けられる。例えば第５の層２２は、導電体でできており、図示省略する第１の誘電体層のすぐ下で第１の誘電体層に接して設けられる。例えば第５の層２２のすぐ下には第５の層２２に接して、図示省略する誘電体でできた第４の誘電体層が設けられる。

例えば第４の層２１は、導電体でできており、図示省略する第４の誘電体層のすぐ下で第４の誘電体層に接して設けられる。例えば第４の層２１のすぐ下には第４の層２１に接して、図示省略する誘電体でできた第５の誘電体層が設けられる。例えば第２の層３は、導電体でできており、図示省略する第５の誘電体層のすぐ下で第５の誘電体層に接して設けられる。例えば第２の層３のすぐ下には第２の層３に接して、図示省略する誘電体でできた第２の誘電体層が設けられる。

例えば第１の層２は、導電体でできており、図示省略する第２の誘電体層のすぐ下で第２の誘電体層に接して設けられる。例えば第１の層２のすぐ下には第１の層２に接して、図示省略する誘電体でできた第３の誘電体層が設けられる。例えば第３の層４は、導電体でできており、図示省略する第３の誘電体層のすぐ下で第３の誘電体層に接して設けられる。

つまり、アンテナ１は、第３の層４、第３の誘電体層、第１の層２、第２の誘電体層、第２の層３、第５の誘電体層、第４の層２１、第４の誘電体層、第５の層２２、第１の誘電体層及びアンテナ導体層５を下からこの順で積層した構造を有する。なお、各誘電体層は空気層であってもよい。

第１の層２及び第４の層２１において、インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできている。インダクタの単位素子は例えばスパイラル状の配線パターンを有していてもよい。あるいは、図４に示すように、インダクタの単位素子は例えばミアンダ状の配線パターンを有していてもよい。

図７に示すように、第３の層４と第１の層２との間、第１の層２と第２の層３との間、第２の層３と第４の層２１との間、第４の層２１と第５の層２２との間、及び第５の層２２とアンテナ導体層５との間には、それぞれ容量が生じる。例えば図７に示すように、第３の層４、第１の層２の一端及び第４の層２１の一端はそれぞれグラウンド電位とされてもよい。

第１の層２及び第２の層３は、第１の層２によってできるインダクタンスと、第１の層２と第２の層３とによってできる容量とによって、磁気壁を構成する。第４の層２１及び第５の層２２は、第４の層２１によってできるインダクタンスと、第４の層２１と第５の層２２とによってできる容量とによって、磁気壁を構成する。

図８は、図６に示すアンテナの等価回路を示す図である。図８に示すように、電気壁は、アンテナ導体の下の例えばグラウンド電位ＧＮＤとされる導体層によって構成される。磁気壁は、一端がともに例えばグラウンド電位とされ、互いに並列に接続されるインダクタ１１及び容量１２と、一端がともに例えばグラウンド電位とされ、互いに並列に接続されるインダクタ１３及び容量１４とによって構成される。

両磁気壁は、誘電率及び透磁率がともに負の値であるという特性を有する。なお、インダクタを構成するパターンを有する層と、そのインダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための層とを有する同様の磁気壁をさらに備えていてもよい。図１または図６に示すアンテナ１は、多層プリント基板の製造技術を用いて製造可能である。多層プリント基板の製造技術を用いてアンテナ１を製造することによって、アンテナ１を多層プリント基板の厚さで実現することができる。

・マッシュルーム型の構造体を並べた電磁壁及びアンテナ
図９は、マッシュルーム型の構造体を並べた電磁壁におけるマッシュルーム型構造を示す図である。図９においては、各導体層の間の誘電体層が省略されている。

図９に示すように、マッシュルーム型構造を有する電磁壁は、グラウンド電位の第１の導体層３１の上に、図示省略する誘電体層を挟んで、ランド３２と呼ばれる単位素子が並ぶ第２の導体層３３を有する。各ランド３２の大きさは電磁波の波長よりも小さい。

各ランド３２と第１の導体層３１とは、それぞれ、第２の導体層３３と第１の導体層３１との間の図示省略する誘電体層を貫通するビア３４によって電気的に接続されている。第１の導体層３１によって電気壁が構成される。ランド３２と第１の導体層３１との間に生じる容量と、ビア３４とによって、磁気壁が構成される。

図１０は、図９に示すマッシュルーム型構造を有するアンテナの断面を模式的に示す図である。図１０においては、各導体層の間の誘電体層が省略されている。図１０に示すように、アンテナ導体３５の下に、図示省略する誘電体層を挟んで、図９に示す電磁壁が設けられる。アンテナ導体３５と各ランド３２との間には容量が生じる。

・シミュレーションによる複素反射係数Ｓ１１の比較
図１１は、シミュレーションに用いた解析モデルの一例を示す図である。図１１に示すように、メタマテリアルの単位セル４１の両側に自由空間領域４２，４３を設け、ポート１からメタマテリアルの単位セルに対して平面波を照射したときの複素反射係数Ｓ１１を観測する。

ここで、電界Ｅ及び磁界Ｈを持つ平面波を入射波に用いる場合、解析モデルの上下面を電気壁とし、左右面を磁気壁とすることによって、ｘｙ面内にこの単位セルが周期的かつ無限に広がっていると想定することができる。ただし、ｋは平面波の進行方向を示す。

図１２は、図１１に示す解析モデルにおける単位セルの一例を示す図である。図１２に示すように、メタマテリアルの単位セルを一辺の長さがｄである立方体とし、単位セルにおける構成要素４４の幅がｔであるとする。例えばｄは２．５ｍｍであってもよいし、ｔは０．２５ｍｍであってもよい。図１１に示す解析モデル及び図１２に示す単位セルについては、非特許文献８に記載されている。

このシミュレーションでは、図６に示すアンテナ１における電気壁及び磁気壁の構造において、スパイラル状の配線パターンを有するインダクタの単位素子１個分を単位セルにおける構成要素４４とする場合を実施例１とする。図６に示すアンテナ１における電気壁及び磁気壁の構造において、ミアンダ状の配線パターンを有するインダクタの単位素子１個分を単位セルにおける構成要素４４とする場合を実施例２とする。図９に示すマッシュルーム型の電磁壁において、ランド１個分を単位セルにおける構成要素４４とする場合を比較例とする。

図１３は、シミュレーション結果を示す特性図である。図１３において、縦軸は複素反射係数Ｓ１１であり、単位はｄＢである。横軸は周波数であり、単位はＧＨｚである。図１３より、０．１〜２．０ＧＨｚの周波数範囲において、スパイラル型の実施例１及びミアンダ型の実施例２のいずれも、マッシュルーム型の比較例よりも複素反射係数Ｓ１１が小さいことがわかる。つまり、スパイラル型の実施例１及びミアンダ型の実施例２のいずれも、マッシュルーム型の比較例よりも単位セルにおける構成要素４４での反射が小さいことがわかる。

図１に示すアンテナ１によれば、第１の層２と第２の層３とでインダクタンスと容量とを持たせることができる。また、図６に示すアンテナ１によれば、第１の層２と第２の層３とでインダクタンスと容量とを持たせ、さらに第４の層２１と第５の層２２とでインダクタンスと容量とを持たせることができる。そのため、マッシュルーム型のようなビア３４を用いる必要がなくなる。従って、図１または図６に示すアンテナ１を実装する無線通信装置の薄型化が可能となる。

図１または図６に示すアンテナ１によれば、アンテナ１から発信された信号が逆相で戻ってくることを防ぐことができる。また、電気壁によって他のアンテナや無線回路やグラウンドからの影響を防ぐことができるため、アンテナ１をグラウンドから離して配置しなくてもよくなる。従って、図１または図６に示すアンテナ１を実装する無線通信装置を薄型化することができる。

マッシュルーム型構造を有する電磁壁の場合には、小さいビア３４を狭い間隔で多数形成する必要があるため、製造コストの増大を招く。それに対して図１または図６に示すアンテナ１によれば、マッシュルーム型のようなビア３４を形成する必要がないため、製造コストの増大を防ぐことができる。

・無線通信装置の一例
図１４は、実施の形態にかかる無線通信装置の一例を示す図である。例えば携帯電話機やスマートフォンは無線通信装置の一例である。本実施例では、無線通信装置が携帯電話機またはスマートフォンであるとして説明するが、実施の形態にかかる無線通信装置は携帯電話機またはスマートフォン以外の無線通信装置にも適用可能である。

例えば図１４に示すように、無線通信装置５１は、第１のＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）送受信機５２、第２のＲＦ送受信機５３及び第３のＲＦ送受信機５４を有する。なお、ＲＦ送受信機の数は１個または２個であってもよいし、４個以上であってもよい。無線通信装置５１は、マイク５５、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ、中央処理装置）５６、音声回路５７、ディスプレイ５８、入力キー５９、メモリ６０及びスピーカ６１を有する。

第１のＲＦ送受信機５２は、アンテナ６２及びＣＰＵ５６に接続されている。アンテナ６２は、図１または図６に示すアンテナ１であってもよい。第１のＲＦ送受信機５２は、アンテナ６２を介して例えば携帯電話網から無線信号を受信し、受信信号から受信データを生成してＣＰＵ５６へ渡す。第１のＲＦ送受信機５２は、ＣＰＵ５６から渡された送信データから送信信号を生成し、アンテナ６２を介して例えば携帯電話網へ無線信号を送信する。

第２のＲＦ送受信機５３は、アンテナ６３及びＣＰＵ５６に接続されている。アンテナ６３は、図１または図６に示すアンテナ１であってもよい。第２のＲＦ送受信機５３は、アンテナ６３を介して例えば無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）から無線信号を受信し、受信信号から受信データを生成してＣＰＵ５６へ渡す。第２のＲＦ送受信機５３は、ＣＰＵ５６から渡された送信データから送信信号を生成し、アンテナ６３を介して例えば無線ＬＡＮへ無線信号を送信する。

第３のＲＦ送受信機５４は、アンテナ６４及びＣＰＵ５６に接続されている。アンテナ６４は、図１または図６に示すアンテナ１であってもよい。第３のＲＦ送受信機５４は、アンテナ６４を介して例えばＮＦＣ（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、近距離無線通信）網から無線信号を受信し、受信信号から受信データを生成してＣＰＵ５６へ渡す。第３のＲＦ送受信機５４は、ＣＰＵ５６から渡された送信データから送信信号を生成し、アンテナ６４を介して例えばＮＦＣ網へ無線信号を送信する。

なお、無線通信装置５１は、無線充電、地上デジタル放送、衛星放送またはＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ、全地球測位システム）などに用いられる周波数の電磁波を受信するアンテナ及びＲＦ受信機を備えていてもよい。無線通信装置５１は、ＦＭトランスミッタまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（ブルートゥース、登録商標）などに用いられる周波数の電磁波を送信または受信するアンテナ及びＲＦ送受信機を備えていてもよい。

ディスプレイ５８は、ＣＰＵ５６に接続されている。ディスプレイ５８は、ＣＰＵ５６の出力データに基づいて文字や画像を表示する。ディスプレイ５８の表面にタッチパネルが取り付けられていて、タッチパネルによって文字や記号が入力されるようになっていてもよい。

入力キー５９は、ＣＰＵ５６に接続されている。入力キー５９は、ＣＰＵ５６に対する文字や記号の入力に用いられる。

メモリ６０は、ＣＰＵ５６に接続されている。メモリ６０は、ＣＰＵ５６によって実行されるオペレーティングシステム（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ、ＯＳ）や種々のアプリケーションなどのプログラムを記憶している。メモリ６０は、ＣＰＵ５６の作業領域として用いられる。

スピーカ６１は、音声回路５７に接続されている。スピーカ６１は、音声回路５７の出力信号に基づいて音声を出力する。

マイク５５は、音声回路５７に接続されている。マイク５５は、音声回路５７に対する音声信号の入力に用いられる。

音声回路５７は、ＣＰＵ５６に接続されている。音声回路５７は、マイク５５から渡された音声信号から音声データを生成してＣＰＵ５６へ渡す。音声回路５７は、ＣＰＵ５６から渡された音声データから音声信号を生成してスピーカ６１へ渡す。

ＣＰＵ５６は、オペレーティングシステムや種々のアプリケーションなどのプログラムを実行する。ＣＰＵ５６は、第１のＲＦ送受信機５２、第２のＲＦ送受信機５３、第３のＲＦ送受信機５４、入力キー５９、メモリ６０及び音声回路５７から入力されるデータを処理する。ＣＰＵ５６は、第１のＲＦ送受信機５２、第２のＲＦ送受信機５３、第３のＲＦ送受信機５４、ディスプレイ５８、メモリ６０及び音声回路５７へ、処理の終わったデータを出力する。

ＣＰＵ５６は、無線通信装置５１の全体の動作を制御する。なお、無線通信装置５１は、無線通信用のＣＰＵとアプリケーションプログラムの実行用のＣＰＵとを備えていてもよい。

・無線通信装置におけるアンテナの配置の一例
図１５は、図１４に示す無線通信装置におけるアンテナの配置の一例を示す図である。図１６は、図１４に示すアンテナ配置例を横から見た図である。

図１５及び図１６に示すように、アンテナ７４，７５，７６が図１または図６に示すアンテナ１である場合、アンテナ７４，７５，７６は、グラウンド電位の板金７１，７２，７３上にグラウンド電位の板金７１，７２，７３から離さずに直線状に実装されてもよい。図１５において、符号７７，７８及び７９は、アンテナ用の接点バネである。

図１７は、実施の形態にかかるアンテナを用いない場合のアンテナ配置例を示す図である。図１８は、図１７に示すアンテナ配置例を横から見た図である。

図１７及び図１８に示すように、アンテナ８４，８５，８６が図１または図６に示すアンテナ１でない場合、アンテナ８４，８５，８６は、グラウンド電位の板金８１，８２，８３上を避けてグラウンド電位の板金８１，８２，８３を迂回するようにして実装される。また、アンテナ８４，８５，８６は、グラウンド電位の板金８１，８２，８３から離して実装される。

例えばアンテナ８４，８５，８６は、グラウンド電位の板金８１，８２，８３から距離ｈだけ離される。ｈは例えば１ｍｍ以上である。図１７において、符号８７，８８及び８９は、アンテナ用の接点バネである。

図１５及び図１６に示すアンテナ配置例を有する無線通信装置５１によれば、アンテナが電気壁及び磁気壁を有するため、アンテナ７４，７５，７６をグラウンド電位の板金７１，７２，７３上にそれらの板金７１，７２，７３から離さずに直線状に実装することができる。そのため、アンテナ７４，７５，７６をグラウンド電位の板金７１，７２，７３を迂回させるためのデッドスペースや、アンテナ７４，７５，７６をグラウンド電位の板金７１，７２，７３から離すための空間を設ける必要がなくなる。従って、無線通信装置５１の小型化及び薄型化を図ることができる。

図１５及び図１６に示すアンテナ配置例を有する無線通信装置５１によれば、図１７及び図１８に示すアンテナ配置例を有する無線通信装置に比べて、厚さを例えば１ｍｍ以上薄くすることができる。

また、図１または図６に示すアンテナ１を用いることによって、マッシュルーム型のようなビアを用いる必要がなくなる。従って、マッシュルーム型の電磁壁を備えるアンテナを用いる場合よりも無線通信装置を薄型化することができる。

上述した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）インダクタを構成するパターンを有する第１の層と、前記インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層と、電気壁を構成する第３の層と、を備えることを特徴とするアンテナ。

（付記２）前記インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできていることを特徴とする付記１に記載のアンテナ。

（付記３）インダクタを構成するパターンを有する第４の層と、前記第４の層の前記インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第５の層と、をさらに備えることを特徴とする付記１または２に記載のアンテナ。

（付記４）前記第４の層の前記インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできていることを特徴とする付記３に記載のアンテナ。

（付記５）前記インダクタの単位素子はスパイラル状の配線パターンを有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ。

（付記６）前記インダクタの単位素子はミアンダ状の配線パターンを有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ。

（付記７）インダクタを構成するパターンを有する第１の層と、前記インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層と、電気壁を構成する第３の層と、を備えるアンテナを有することを特徴とする無線通信装置。

（付記８）前記インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできていることを特徴とする付記７に記載の無線通信装置。

（付記９）インダクタを構成するパターンを有する第４の層と、前記第４の層の前記インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第５の層と、をさらに備えることを特徴とする付記７または８に記載の無線通信装置。

（付記１０）前記第４の層の前記インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできていることを特徴とする付記９に記載の無線通信装置。

（付記１１）前記インダクタの単位素子はスパイラル状の配線パターンを有することを特徴とする付記７乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信装置。

（付記１２）前記インダクタの単位素子はミアンダ状の配線パターンを有することを特徴とする付記７乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信装置。

１アンテナ
２第１の層
３第２の層
４第３の層
１１，１３インダクタ
１２，１４容量
２１第４の層
２２第５の層

Claims

インダクタを構成するパターンを有する第１の層と、
前記インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層と、
電気壁を構成する第３の層と、
を備えることを特徴とするアンテナ。
前記インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
前記インダクタを構成するパターンを有する第４の層と、
前記第４の層の前記インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第５の層と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ。
前記第４の層の前記インダクタは、電磁波の波長よりも小さい複数の単位素子が並ぶ構造を有し、誘電率及び透磁率がともに負である左手系メタマテリアルでできていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
インダクタを構成するパターンを有する第１の層と、
前記インダクタのインダクタンスとの間で容量を持たせるための第２の層と、
電気壁を構成する第３の層と、
を備えるアンテナを有することを特徴とする無線通信装置。