JP2016167689A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射効率を劣化させずにＳＡＲ特性を低減するアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置は、給電点を有するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に電流が流れる方向に沿って、前記電流の腹に対応する位置で前記アンテナ素子の近傍に配設され、前記腹及び前記腹の周囲の電流分布を緩和する浮遊導電素子とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

従来より、電磁波を放射するアンテナと、前記アンテナと導通する長方形状または略長方形状のアンテナグランドとを有する通信端末装置であって、前記アンテナグランドと導通する長形の導電部材を備える通信端末装置がある。前記導電部材は、この導電部材が存在しない場合において前記アンテナからの電磁波のレベルが高くなるホットスポットの近傍であって、前記アンテナグランドの長手方向に対して垂直方向に延在するよう配設されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１５０９９８号公報

ところで、従来の通信端末装置は、ＳＡＲ（Specific Absorption Rate：比吸収率）の特性を改善するために、導電部材を設けて導電部材の付近の電磁界を低減している。このため、アンテナの放射効率が劣化するという課題がある。

そこで、放射効率を劣化させずにＳＡＲ特性を低減するアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態のアンテナ装置は、給電点を有するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に電流が流れる方向に沿って、前記電流の腹に対応する位置で前記アンテナ素子の近傍に配設され、前記腹及び前記腹の周囲の電流分布を緩和する浮遊導電素子とを含む。

放射効率を劣化させずにＳＡＲ特性を低減するアンテナ装置を提供することができる。

モノポール型の比較用のアンテナ装置１０とファントム１のシミュレーションモデルを示す図である。 アンテナエレメント１１の長さと、ＳＡＲの値との関係を示す特性図である。 比較用のアンテナ装置１０によって発生されるＳＡＲと電流の分布を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００Ａ、１００Ｂを示す図である。 ＳＡＲの低減効果を説明する図である。 アンテナ装置１０と１００Ｂ１のＳＡＲの分布を示す図である。 比較用のアンテナ装置１０Ａと、Ｓパラメータの周波数特性を示す図である。 実施の形態１の変形例による浮遊エレメントを示す図である。 実施の形態１の変形例によるアンテナ装置を示す図である。 実施の形態２におけるＳＡＲの低減効果を説明する図である。 実施の形態２の変形例のアンテナ装置１００Ｃ１を示す図である。 実施の形態２におけるＳＡＲとアンテナ効率を示す図である。 ＳＡＲの低減効果を説明する図である。

以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、モノポール型の比較用のアンテナ装置１０とファントム１のシミュレーションモデルを示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。ここでは、電磁界シミュレーションによって、アンテナ装置１０によって発生されるＳＡＲ（Specific Absorption Rate：比吸収率）の分布を分析する。なお、直交座標系としてＸＹＺ座標系を用いる。

ファントム１は、生体組織の電気特性（誘電率及び導電率）と等価な電気特性を有する模擬人体である。ここでは、一例として、Ｘ軸方向の長さが８００ｍｍ、Ｙ軸方向の長さが９５０ｍｍ、Ｚ軸方向の長さが３００ｍｍの直方体状であり、比誘電率が４８．７、導電率が５．８２Ｓ／ｍのファントムを用いる。

アンテナ装置１０は、モノポール型のアンテナエレメント１１と、グランドプレーン１２とを含み、ファントム１のＺ軸正方向側にあって、ＸＹ平面に平行な表面１Ａの近傍に配置される。アンテナエレメント１１とグランドプレーン１２は、導電体製であり、例えば、銅又はアルミニウム等で作製することができる。

なお、ここでは、シミュレーションモデルとして示すため、アンテナ装置１０の構成要素としてアンテナエレメント１１とグランドプレーン１２を示すが、実際に作製する場合には、例えば、絶縁体製の基板に形成すればよい。

アンテナエレメント１１は、グランドプレーン１２の頂点１２Ａの近傍に位置する給電点１１Ａと、先端１１Ｂとを有し、Ｙ軸方向に伸延している。アンテナエレメント１１は、表面１ＡからＺ軸方向に１０ｍｍの距離の位置に配置される線状の導体である。

グランドプレーン１２は、Ｘ軸方向の長さが２００ｍｍ、Ｙ軸方向の長さが１５０ｍｍ、Ｚ軸方向の長さ（厚さ）が３ｍｍの平板状の導体であり、接地電位に保持される。グランドプレーン１２と表面１Ａとの間の距離は約７ｍｍである。

図２は、アンテナエレメント１１の長さと、ＳＡＲの値との関係を示す特性図である。

アンテナエレメント１１（図１参照）で受信する電波の周波数を５ＧＨｚに設定した条件下で、アンテナエレメント１１の長さを約５ｍｍから約５５ｍｍまで変化させてシミュレーションを行ったところ、図２に示す結果を得た。

なお、アンテナエレメント１１は、完全導体で、完全に整合が取れている状態で長さを変化させた。すなわち、アンテナエレメント１１の幅と厚さは一定とし、整合損を含めないようにし、アンテナエレメント１１の長さが変わっても、放射効率は１００％で一定である。

また、５ＧＨｚにおける１波長（λ）は、約６０ｍｍである。また、ＳＡＲの値は、ファントム１の１ｇ平均あたりの吸収量（ｗ／ｋｇ）として求めた。

その結果、アンテナエレメント１１の長さが３０ｍｍのときに、ＳＡＲの値が最大になることが分かった。これは、アンテナエレメント１１の長さがλ／２のときに最大になることを意味しており、２倍高調波によってＳＡＲの値が増大したものと考えられる。

このように、アンテナエレメント１１の長さがλ／２のときにファントム１が吸収するＳＡＲの値が最大になるため、以下では、アンテナエレメント１１の長さをλ／２に固定して評価を行う。以下では、アンテナエレメント１１は、長さがλ／２のモノポールアンテナ（高調波モノポールアンテナ）である。

図３は、比較用のアンテナ装置１０によって発生されるＳＡＲと電流の分布を示す図である。アンテナ装置１０は、図１に示すようにファントム１の近傍に配置されている。図３（Ａ）には、アンテナエレメント１１と、グランドプレーン１２の一部との輪郭を示す。図３（Ｂ）には、図３（Ａ）のアンテナエレメント１１に相当する部分の電流分布を拡大して示す。

なお、図３（Ａ）に示すＳＡＲの分布は、ＳＡＲの値が高い領域ほど濃く表してあり、ＳＡＲの値が低い領域ほど薄く（白く）表してある。同様に、図３（Ｂ）に示す電流の分布では、電流値が高い領域ほど濃く表してあり、電流値が低い領域ほど薄く（白く）表してある。

図３（Ａ）のＳＡＲの分布と、図３（Ｂ）の電流の分布とを比べると、ＳＡＲの分布と電流の分布に相関があることが分かる。すなわち、ＳＡＲの値が高い領域と、電流値が高い領域は略一致しており、ＳＡＲの値が低い領域と、電流値が低い領域は略一致していることが分かる。

モノポール型のアンテナエレメント１１では、電流が最大になるのはアンテナエレメント１１に流れる共振電流の腹の位置であり、電流が最小になるのは共振電流の節の位置である。モノポール型のアンテナエレメント１１では、電流の節は、先端１１Ｂである。

長さがλ／２のモノポール型のアンテナエレメント１１では、共振電流の腹１１Ｃは、給電点１１Ａと先端１１Ｂとの中間点よりも先端１１Ｂ側に位置している。図３（Ｂ）では、破線で示す領域において、電流値が高くなっており、破線の領域の長さ方向における中点が腹１１Ｃの位置である。また、腹１１Ｃと給電点１１Ａとの間には、もう一つの節１１Ｄが存在している。

図４は、実施の形態のアンテナ装置１００Ａ、１００Ｂを示す図である。アンテナ装置１００Ａ、１００Ｂは、図１に示すアンテナ装置１０と同様に、ファントム１の近傍に配置されている。図４では、図１と共通のＸＹＺ座標系を用いる。

図４（Ａ）に示すアンテナ装置１００Ａは、アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ａを含む。アンテナエレメント１１は、アンテナ素子の一例である。グランドプレーン１２は、地板の一例である。

なお、アンテナエレメント１１のＸ軸方向の幅は、特性インピーダンス等に応じて適切な幅に設定すればよく、例えば、３ｍｍである。

浮遊エレメント１１０Ａは、浮遊電位に保持される線状の導体であり、浮遊導電素子の一例である。浮遊エレメント１１０Ａは、アンテナエレメント１１の共振電流の腹１１Ｃに対応する位置において、アンテナエレメント１１に沿って、アンテナエレメント１１の近傍に配置されている。アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ａは、同一のＸＹ平面上に配置されている。

なお、ここでは、アンテナ装置１００Ａをシミュレーションモデルとして示すが、実際に作製する場合には、例えば、アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ａを絶縁体製の基板に形成すればよい。

ここで、浮遊電位に保持されるとは、給電点１１Ａから直接的に給電されず、かつ、グランド電位のような基準電位から浮いていることを意味する。すなわち、浮遊エレメント１１０Ａは、アンテナエレメント１１に接続されず、グランドプレーン１２にも接続されていない。

また、共振電流の腹１１Ｃに対応する位置とは、アンテナエレメント１１の近傍においてアンテナエレメント１１に平行に配列される浮遊エレメント１１０Ａが、長さ方向（Ｙ軸方向）において、アンテナエレメント１１に流れる共振電流の腹１１Ｃと重複する部分を含む位置に配設されることをいう。

また、これに加えて、共振電流の腹１１Ｃに対応する位置とは、浮遊エレメント１１０Ａが、長さ方向（Ｙ軸方向）において、アンテナエレメント１１に流れる共振電流の腹１１Ｃと重複する部分を含まなくても、腹１１Ｃの電流を緩和できる程度に近傍に配設されることをいう。

腹１１Ｃに対応する位置において、アンテナエレメント１１に沿って、アンテナエレメント１１の近傍に浮遊エレメント１１０Ａを配置するのは、電流値が最も高くなる部位において浮遊エレメント１１０Ａをアンテナエレメント１１に電磁界結合させることにより、腹１１Ｃの電流値を緩和させるためである。

浮遊エレメント１１０Ａの長さは、アンテナ装置１００Ａの通信周波数における波長λの半分未満（λ／２未満）である。これは、浮遊エレメント１１０Ａに共振電流が生じないようにするためである。

ここで、浮遊エレメント１１０ＡのＹ軸方向の長さは、１０ｍｍであり、Ｘ軸方向の幅は０．２ｍｍである。浮遊エレメント１１０Ａは、一例として、アンテナエレメント１１からＸ軸方向に０．５ｍｍ離間して、アンテナエレメント１１に平行に配置される。

共振電流が生じないようにするのは、主に、浮遊エレメント１１０Ａを追加しても、アンテナ装置１００Ａの放射特性を維持するように、あるいは改善するようにするためである。

アンテナ装置１００Ａは、上述のような浮遊エレメント１１０Ａを配置することにより、放射効率を維持しつつ、共振電流の腹１１Ｃ及び腹１１Ｃの周囲の電流分布を緩和する。

また、図４（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｂは、アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ｂを含む。浮遊エレメント１１０Ｂは、浮遊電位に保持される矩形ループ状の導体であり、浮遊導電素子の一例である。浮遊エレメント１１０Ｂは、アンテナエレメント１１の共振電流の腹１１Ｃに対応する位置において、アンテナエレメント１１に沿って、アンテナエレメント１１の近傍に配置されている。

浮遊エレメント１１０Ｂは、線路１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂ、及び１１４Ｂを有し、線路１１１Ｂと１１３Ｂが長辺であり、線路１１２Ｂと１１４Ｂが短辺である。線路１１１Ｂは、図４（Ａ）に示す浮遊エレメント１１０Ａと同様に、アンテナエレメント１１の近傍に配置されている。

線路１１１Ｂと１１３Ｂの長さは１０ｍｍであり、線路１１２Ｂと１１４Ｂの長さは４．２ｍｍである。線路１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂ、及び１１４Ｂの幅は、０．２ｍｍである。

なお、ここでは、アンテナ装置１００Ｂをシミュレーションモデルとして示すが、実際に作製する場合には、例えば、アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ｂを絶縁体製の基板に形成すればよい。

ここで、浮遊電位に保持されるとは、給電点１１Ａから直接的に給電されず、かつ、グランド電位のような基準電位から浮いていることを意味する。すなわち、浮遊エレメント１１０Ｂは、アンテナエレメント１１に接続されず、グランドプレーン１２にも接続されていない。

また、共振電流の腹１１Ｃに対応する位置とは、アンテナエレメント１１の近傍においてアンテナエレメント１１に平行に配列される浮遊エレメント１１０Ｂが、長さ方向（Ｙ軸方向）において、アンテナエレメント１１に流れる共振電流の腹１１Ｃと重複する部分を含む位置に配設されることをいう。

また、これに加えて、共振電流の腹１１Ｃに対応する位置とは、浮遊エレメント１１０Ｂが、長さ方向（Ｙ軸方向）において、アンテナエレメント１１に流れる共振電流の腹１１Ｃと重複する部分を含まなくても、腹１１Ｃの電流を緩和できる程度に近傍に配設されることをいう。

腹１１Ｃに対応する位置において、アンテナエレメント１１に沿って、アンテナエレメント１１の近傍に浮遊エレメント１１０Ｂを配置するのは、電流値が最も高くなる部位において浮遊エレメント１１０Ｂをアンテナエレメント１１に電磁界結合させることにより、腹１１Ｃの電流値を緩和させるためである。

また、浮遊エレメント１１０Ｂの矩形ループの長さは、アンテナ装置１００Ｂの通信周波数における波長λの１波長未満（λ未満）である。これは、浮遊エレメント１１０Ｂがループアンテナのように振る舞うことによって共振電流が生じないようにするためである。

共振電流が生じないようにするのは、主に、浮遊エレメント１１０Ｂを追加しても、アンテナ装置１００Ｂの放射特性を維持するように、あるいは改善するようにするためである。

アンテナ装置１００Ｂは、上述のような浮遊エレメント１１０Ｂを配置することにより、放射効率を維持しつつ、共振電流の腹１１Ｃ及び腹１１Ｃの周囲の電流分布を緩和する。

図５は、ＳＡＲの低減効果を説明する図である。図５では、図１、図４と共通のＸＹＺ座標系を用いる。

図５（Ａ）に示すアンテナ装置１０は、図１に示すアンテナ装置１０と同様であり、アンテナエレメント１１とグランドプレーン１２を含む。

図５（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ａ１は、アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び複数の浮遊エレメント１１０Ａを含む。図５（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ａ１は、図４（Ａ）に示すアンテナ装置１００Ａの浮遊エレメント１１０Ａをアンテナエレメント１１の腹１１Ｃの両側に配置するとともに、両側に複数本を互いにＸ軸方向に離間して平行に並べたものである。

また、図５（Ｃ）に示すアンテナ装置１００Ｂ１は、アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ｂを含む。図５（Ｃ）に示すアンテナ装置１００Ｂ１は、図４（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｂの浮遊エレメント１１０Ｂをアンテナエレメント１１の腹１１Ｃの両側に配置したものである。

これらのアンテナ装置１０、１００Ａ１、１００Ｂ１について、アンテナ効率（放射効率）とＳＡＲを求めたシミュレーション結果は、図５（Ｄ）に示す通りである。

図５（Ｄ）に示すように、アンテナ装置１０のアンテナ効率とＳＡＲは、８５．２％と２．９７ｗ／ｋｇであった。これに対して、アンテナ装置１００Ａ１のアンテナ効率とＳＡＲは、８５．８％と２．７９ｗ／ｋｇであり、アンテナ装置１００Ｂ１のアンテナ効率とＳＡＲは、８５．４％と２．４４ｗ／ｋｇであった。

このように、アンテナ装置１００Ａ１、１００Ｂ１のアンテナ効率は、アンテナ装置１０のアンテナ効率と同等以上であり、アンテナ装置１００Ａ１、１００Ｂ１のＳＡＲは、アンテナ装置１０のＳＡＲよりも低い値になった。特に、アンテナ装置１００Ｂ１のＳＡＲは、アンテナ装置１０のＳＡＲよりも大幅に改善され、約１７．５％低減された。

図６は、アンテナ装置１０と１００Ｂ１のＳＡＲの分布を示す図である。これは、電磁界シミュレーションで求めたシミュレーション結果である。図６（Ａ）、（Ｂ）に示すＳＡＲの分布は、ＳＡＲの値が高い領域ほど濃く表してあり、ＳＡＲの値が低い領域ほど薄く（白く）表してある。

図６（Ａ）に示すアンテナ装置１０のＳＡＲの分布は、図３（Ａ）に示すＳＡＲの分布と同一であり、アンテナエレメント１１の長手方向の中心よりも先端寄りに最もＳＡＲの値が高い部分がある。これは、アンテナエレメント１１に生じる共振電流の腹１１Ｃに相当する部分であり、腹１１Ｃを中心に、腹１１Ｃの周囲にＳＡＲの値が高い領域が集中していることが分かる。アンテナ装置１０によってＳＡＲの値が上昇している領域は、破線で示す領域である。

一方、図６（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｂ１のＳＡＲの分布では、アンテナエレメント１１に生じる腹１１Ｃ（図５（Ｃ）参照）及び腹１１Ｃの周囲に最もＳＡＲの値が高い部分がある。しかしながら、図６（Ａ）に示す分布と比べると、最も色の濃い領域（ＳＡＲの値が高い領域）が狭くなっており、全体的に広がっている。アンテナ装置１００Ｂ１によってＳＡＲの値が上昇している領域は、破線で示す領域である。

このように、ループ状の浮遊エレメント１１０Ｂを２つ含むアンテナ装置１００Ｂ１では、アンテナ装置１０に比べて、ＳＡＲの分布が分散されていることが分かる。上述したように、ＳＡＲの分布と電流の分布は相関があるので、ループ状の浮遊エレメント１１０Ｂを２つ含むアンテナ装置１００Ｂ１では、アンテナ装置１０に比べて、電流分布が緩和されている。

以上、実施の形態１によれば、放射効率を維持しつつ、浮遊エレメント１１０Ａ、１１０Ｂを含むことにより、ＳＡＲの分布を分散させたアンテナ装置１００Ａ、１００Ａ１、１００Ｂ、１００Ｂ１を提供することができる。

なお、以上では、モノポール型のアンテナエレメント１１を用いる形態について説明したが、アンテナエレメントの代わりにダイポール型のアンテナエレメントを用いてもよい。ダイポール型のアンテナエレメントの共振電流の腹に対応する位置に浮遊エレメント１１０Ａ、１１０Ｂを配置すればよい。

また、以上では、通信周波数における１波長（λ）を用いて、各部の長さについて説明したが、実際にアンテナエレメント１１等を作成する際には、波長の短縮率、及び／又は、電気長を考慮して長さを設定すればよい。

図７は、比較用のアンテナ装置１０Ａと、Ｓパラメータの周波数特性を示す図である。

図７（Ａ）に示すアンテナ装置１０Ａは、アンテナエレメント１１、グランドプレーン１２、及び複数の浮遊エレメント１１０Ａ１を含む。アンテナエレメント１１及びグランドプレーン１２は、図５（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ａ１のアンテナエレメント１１及びグランドプレーン１２と同様である。

浮遊エレメント１１０Ａ１は、図５（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ａ１の浮遊エレメント１１０Ａの長さを通信周波数における波長λの半分（λ／２）に設定し、浮遊エレメント１１０Ａの長さ方向における中点がアンテナエレメント１１の先端１１Ｂの位置と一致するように配置したものである。

なお、アンテナエレメント１１は、長さがλ／２のモノポールアンテナ（高調波モノポールアンテナ）である。

このようなアンテナ装置１０Ａと通信する電波の周波数を４ＧＨｚから６ＧＨｚまで変化させたところ、図７（Ｂ）に示すように、約４．６５ＧＨｚあたりでＳ１１パラメータの値は極小値（約−１２ｄＢ）を取るが、約４．５５ＧＨｚのあたりで、Ｓ１１パラメータの値は急峻に約−６ｄＢ程度まで増大している。

これは、約４．５５ＧＨｚのあたりで、浮遊エレメント１１０Ａに共振電流が流れてＳ１１パラメータの値が急峻に増大したものと考えられる。

従って、浮遊エレメント１１０Ａの長さは、通信周波数において共振が生じないように、波長λの半分未満（λ／２未満）に設定することが望ましい。

なお、以上では、線状の浮遊エレメント１１０Ａと矩形ループ状の浮遊エレメント１１０Ｂとを用いる形態について説明したが、これら以外の形状の浮遊エレメントを用いてもよい。

図８は、実施の形態１の変形例による浮遊エレメントを示す図である。

図８（Ａ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂ１のように、矩形的な渦状であってもよい。浮遊エレメント１１０Ｂ１の全長は、通信周波数における波長λの半分未満（λ／２未満）であればよい。浮遊エレメント１１０Ｂ１をアンテナエレメント１１の両側に設けてもよい。

図８（Ｂ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂ２のように、楕円形のループ状であってもよい。浮遊エレメント１１０Ｂ２の全長は、通信周波数における波長λの１波長未満（λ未満）であればよい。浮遊エレメント１１０Ｂ２をアンテナエレメント１１の両側に設けてもよい。

図８（Ｃ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂ３のように、ミアンダ状であってもよい。浮遊エレメント１１０Ｂ３の全長は、通信周波数における波長λの半分未満（λ／２未満）であればよい。浮遊エレメント１１０Ｂ３をアンテナエレメント１１の両側に設けてもよい。

図８（Ｄ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂ４のように、楕円形のループを二重にした配置であってもよい。２つの浮遊エレメント１１０Ｂ４の全長は、ともに通信周波数における波長λの１波長未満（λ未満）であればよい。浮遊エレメント１１０Ｂ４をアンテナエレメント１１の両側に設けてもよい。

図８（Ｅ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂ５のように、三角形のループ状であってもよい。浮遊エレメント１１０Ｂ５の全長は、通信周波数における波長λの１波長未満（λ未満）であればよい。浮遊エレメント１１０Ｂ５をアンテナエレメント１１の両側に設けてもよい。

図８（Ｆ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂ６のように、ジグザグ状であってもよい。浮遊エレメント１１０Ｂ６の全長は、通信周波数における波長λの半分未満（λ／２未満）であればよい。浮遊エレメント１１０Ｂ６をアンテナエレメント１１の両側に設けてもよい。

なお、以上では、アンテナエレメント１１と、浮遊エレメント１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｂ１〜１１０Ｂ６とを同一のＸＹ平面内に配置する形態について説明した。しかしながら、浮遊エレメント１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｂ１〜１１０Ｂ６は、アンテナエレメント１１とはＺ軸方向における位置が異なる位置に配置されていてもよい。

例えば、以上では、アンテナエレメント１１と、浮遊エレメント１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｂ１〜１１０Ｂ６とに対して、Ｚ軸方向における位置が異なる位置に配置される浮遊エレメントを追加すれば、アンテナエレメント１１に対して、浮遊エレメントが三次元的に（立体的に）配置されることになる。

図９は、実施の形態１の変形例によるアンテナ装置を示す図である。

図９（Ａ）に示すアンテナ装置１００Ａ２は、アンテナエレメント１１−１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ａを含む。浮遊エレメント１１０Ａは、図５（Ｂ）に示す浮遊エレメント１１０Ａと同様である。

アンテナエレメント１１−１は、給電点１１Ａから先端１１Ｂ１までの長さがλ／４である。すなわち、図５（Ｂ）に示すアンテナエレメント１１の長さの半分である。

長さがλ／４のアンテナエレメント１１−１は、先端１１Ｂ１が共振電流の節（電流ゼロ）になり、給電点１１Ａが共振電流の腹になる。このため、図９（Ａ）に示すアンテナ装置１００Ａ２では、浮遊エレメント１１０Ａは、共振電流の腹になる給電点１１Ａに対応する位置に配設されている。

また、図９（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｂ２は、アンテナエレメント１１−１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ｂを含む。浮遊エレメント１１０Ｂは、図５（Ｃ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂと同様である。

アンテナエレメント１１−１は、図９（Ａ）に示すアンテナエレメント１１−１と同様であり、給電点１１Ａから先端１１Ｂ１までの長さがλ／４である。すなわち、図５（Ｃ）に示すアンテナエレメント１１の長さの半分である。

長さがλ／４のアンテナエレメント１１−１は、先端１１Ｂ１が共振電流の節（電流ゼロ）になり、給電点１１Ａが共振電流の腹になる。このため、図９（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｂ２では、浮遊エレメント１１０Ｂは、共振電流の腹になる給電点１１Ａに対応する位置に配設されている。

図１０は、実施の形態２におけるＳＡＲの低減効果を説明する図である。図１０では、図１、図４、図５と共通のＸＹＺ座標系を用いる。

図１０（Ａ）に示す比較用のアンテナ装置２０は、図１に示すアンテナ装置１０のアンテナエレメント１１を逆Ｌ字型のアンテナエレメント２１に変えたものである。すなわち、アンテナ装置２０は、アンテナエレメント２１とグランドプレーン１２を含む。アンテナエレメント２１は、給電点２１Ａと折り曲げ部２１Ｂと先端２１Ｃとを有する。アンテナエレメント２１は、アンテナ素子の一例である。

アンテナエレメント２１は、給電点２１Ａから折り曲げ部２１Ｂに向かってＹ軸正方向に伸延し、折り曲げ部２１Ｂで直角に折り曲げられてＸ軸正方向に先端２１Ｃまで伸延している。

給電点２１Ａから折り曲げ部２１Ｂを経て先端２１Ｃまでの長さは、アンテナ装置２０の通信周波数における波長λの半分未満（λ／２未満）である。アンテナエレメント２１は、長さがλ／２のモノポールアンテナ（高調波モノポールアンテナ）である。

より具体的には、通信周波数を５ＧＨｚとした場合のアンテナエレメント２１の長さは３０ｍｍであり、給電点２１Ａから折り曲げ部２１Ｂまでが１０ｍｍ、折り曲げ部２１Ｂから先端２１Ｃまでが２０ｍｍである。

図１０（Ｂ）に示す実施の形態２のアンテナ装置１００Ｃは、アンテナエレメント２１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ｃを含む。図１０（Ｂ）に示す浮遊エレメント１１０Ｃは、図４（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｂの浮遊エレメント１１０Ｂと同様であり、アンテナエレメント２１の共振電流の腹２１Ｄに対応する位置に配設されている。

浮遊エレメント１１０Ｃは、線路１１１Ｃ、１１２Ｃ、１１３Ｃ、及び１１４Ｃを有し、線路１１１Ｃと１１３Ｃが長辺であり、線路１１２Ｃと１１４Ｃが短辺である。線路１１１Ｃは、図４（Ｂ）に示す浮遊エレメント１１０Ｂの線路１１１Ｂと同様に、アンテナエレメント２１の近傍に配置されている。

線路１１１Ｃと１１３Ｃの長さは１０ｍｍであり、線路１１２Ｃと１１４Ｃの長さは４．２ｍｍである。線路１１１Ｃ、１１２Ｃ、１１３Ｃ、及び１１４Ｃの幅は、０．６ｍｍである。

アンテナ装置２０と１００Ｃについて、アンテナ効率（放射効率）とＳＡＲを求めたシミュレーション結果は、図１０（Ｃ）に示す通りである。

図１０（Ｃ）に示すように、アンテナ装置２０のアンテナ効率とＳＡＲは、７８．７％と２．７７２ｗ／ｋｇであった。これに対して、アンテナ装置１００Ｃのアンテナ効率とＳＡＲは、７７．７％と２．５８８ｗ／ｋｇであった。

このように、アンテナ装置１００Ｃのアンテナ効率は、アンテナ装置２０のアンテナ効率と略同等であり、差は実用上問題にならない程度である。また、アンテナ装置１００ＣのＳＡＲは、アンテナ装置２０のＳＡＲよりも低い値になった。

図１１は、実施の形態２の変形例のアンテナ装置１００Ｃ１を示す図である。

アンテナ装置１００Ｃ１は、アンテナエレメント２１、グランドプレーン１２、浮遊エレメント１１０Ｃ、及び磁性体１２０を含む。

図１１に示すアンテナエレメント２１と浮遊エレメント１１０Ｃは、図１０（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｃのアンテナエレメント２１と浮遊エレメント１１０Ｃと同様であり、アンテナエレメント２１の共振電流の腹２１Ｄに対応する位置に配設されている。

磁性体１２０は、浮遊エレメント１１０Ｃのループに挿通される直方体状の磁性体で形成された部材である。磁性体１２０は、一例として、Ｘ軸方向に長手方向を有する直方体状であり、ＹＺ平面に平行な側面及び断面の形状は、略正方形である。磁性体１２０は、矩形ループ状の浮遊エレメント１１０Ｃの内側に嵌め込まれている。磁性体１２０は、例えば、フェライト、酸化鉄、酸化クロム、又はコバルト等を直方体状に加工して用いればよい。

ここで、磁性体１２０を矩形ループ状の浮遊エレメント１１０Ｃの内側に嵌め込むのは、浮遊エレメント１１０Ｃのループを貫く磁束を増大（集中）させることにより、浮遊エレメント１１０Ｃに流れる電流を増大させるためである。このようにすることにより、より一層ＳＡＲを低減することが狙いである。

図１２は、実施の形態２におけるＳＡＲとアンテナ効率を示す図である。図１２には、比較用のアンテナ装置２０（図１０（Ａ）参照）アンテナ効率とＳＡＲと、磁性体１２０の透磁率μを３０と５０に設定した２つのアンテナ装置１００Ｃ１（図１１参照）のＳＡＲとアンテナ効率を示す。

図１２に示すように、アンテナ装置２０（図１０（Ａ）参照）のアンテナ効率とＳＡＲは、７８．７％と２．７７２ｗ／ｋｇであった。これは、図１０（Ｃ）に示す結果と同一である。

磁性体１２０の透磁率μを３０に設定したアンテナ装置１００Ｃ１のアンテナ効率とＳＡＲは、７７．８％と２．３４８ｗ／ｋｇであり、磁性体１２０の透磁率μを５０に設定したアンテナ装置１００Ｃ１のアンテナ効率とＳＡＲは、７６．７％と２．１３７ｗ／ｋｇであった。

このように、磁性体１２０の透磁率μを３０と５０に設定した２つのアンテナ装置１００Ｃ１のアンテナ効率は、アンテナ装置２０のアンテナ効率と略同等以上であり、差は実用上問題にならない程度である。

また、磁性体１２０の透磁率μを３０と５０に設定した２つのアンテナ装置１００Ｃ１のＳＡＲは、アンテナ装置２０のＳＡＲよりも大幅に低い値になった。特に、磁性体１２０の透磁率μを５０に設定したアンテナ装置１００Ｃ１のＳＡＲは、アンテナ装置２０のＳＡＲよりも大幅に改善され、約２２．９％低減された。

図１３は、ＳＡＲの低減効果を説明する図である。図１３では、他の図と共通のＸＹＺ座標系を用いる。

図１３（Ａ）に示すアンテナ装置２０は、図１０（Ａ）に示す比較用のアンテナ装置２０と同様であり、アンテナエレメント２１とグランドプレーン１２を含む。

図１３（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｃは、アンテナエレメント２１、グランドプレーン１２、及び浮遊エレメント１１０Ｃを含む。図１３（Ｂ）に示すアンテナ装置１００Ｃは、図１０（Ｂ）に示す実施の形態２のアンテナ装置１００Ｃと同様である。

また、図１３（Ｃ）に示す比較用のアンテナ装置２０Ａは、アンテナエレメント２１−１、グランドプレーン１２を含む。図１３（Ｃ）に示すアンテナ装置２０Ａのアンテナエレメント２１−１は、幅広部２１Ｅを有する。幅広部２１Ｅは、図１３（Ｂ）に示す浮遊エレメント１１０Ｃをアンテナエレメント２１に合体させるとともに、ＸＹ平面視における浮遊エレメント１１０Ｃの外寸と同じ位置までアンテナエレメント２１−１を幅広くしたものである。

これらのアンテナ装置２０、１００Ｃ、２０Ａについて、アンテナ効率（放射効率）とＳＡＲを求めたシミュレーション結果は、図１３（Ｄ）に示す通りである。

図１３（Ｄ）に示すように、アンテナ装置２０のアンテナ効率とＳＡＲは、７８．５％と２．７７２ｗ／ｋｇであった。アンテナ装置１００Ｃのアンテナ効率とＳＡＲは、７７．７％と２．５５８ｗ／ｋｇであった。アンテナ装置２０Ａのアンテナ効率とＳＡＲは、７７．７％と２．７０９ｗ／ｋｇであった。

このように、アンテナ装置２２０、１００Ｃ、２０Ａのアンテナ効率は、同等であった。一方、アンテナ装置２０、１００Ｃ、２０ＡのＳＡＲは、アンテナ装置１００ＣのＳＡＲが、アンテナ装置２０、２０ＡのＳＡＲに比べて低い値になった。

以上より、矩形ループ状の浮遊エレメント１１０Ｃをアンテナエレメント２１の共振電流の腹２１Ｄに対応する位置に配置することにより、アンテナ効率（放射効率）を維持しつつ、ＳＡＲの値を低下させることができることが分かった。

以上、実施の形態２によれば、放射効率を維持しつつ、浮遊エレメント１１０Ｃを含むことにより、ＳＡＲの分布を分散させたアンテナ装置１００Ｃ、１００Ｃ１を提供することができる。

特に、図１１に示したように、磁性体１２０を用いる場合には、比較用のアンテナ装置２０のＳＡＲ（約２．７ｗ／ｋｇ）に対して、アンテナ装置１００Ｃ１ではＳＡＲを約２．１ｗ／ｋｇまで約２０％低減している。

アンテナ装置２０でＳＡＲを約２０％低減させるには、アンテナエレメント１１をファントム１の表面１Ａからさらに０．９ｍｍ（距離１０．９ｍｍまで）離す必要がある。

アンテナ装置２０をタブレット型のコンピュータに用いる場合を考えると、タブレット型のコンピュータの厚さが約８ｍｍ〜１０ｍｍ程度であるので、ファントム１からアンテナエレメント１１を０．９ｍｍ離すためにタブレット型のコンピュータを０．９ｍｍ厚くすることは、タブレット型のコンピュータの厚さを約１０％厚くすることに相当する。

従って、アンテナ装置２０の代わりにアンテナ装置１００Ｃ１をタブレット型のコンピュータに用いれば、厚さを約１０％薄くできることになる。

従って、実施の形態２のアンテナ装置１００Ｃ１は、タブレット型のコンピュータの薄型化に貢献できるため、利用価値は非常に高い。

なお、実施の形態２のアンテナ装置１００Ｃ（図１０（Ｂ）参照（磁性体１２０なし））、又は、実施の形態１のアンテナ装置１００Ａ、１００Ａ１、１００Ｂ、１００Ｂ１は、アンテナ装置１００Ｃ１に比べると薄型化の度合は多少少なくなるが、それでも十分にタブレット型のコンピュータの薄型化に貢献できるものである。

また、実施の形態２では、逆Ｌ型のアンテナエレメント２１を用いたが、アンテナエレメント２１は逆Ｌ型に限られず、例えば、逆Ｆ型であってもよい。給電点２１Ａと先端２１Ｃとの間で折り曲げられているアンテナエレメント２１は、実施の形態のアンテナエレメント１１に比べて、スペースに制約がある場合でも実装が容易である。

以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
給電点を有するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に電流が流れる方向に沿って、前記電流の腹に対応する位置で前記アンテナ素子の近傍に配設され、前記腹及び前記腹の周囲の電流分布を緩和する浮遊導電素子と
を含む、アンテナ装置。
（付記２）
前記浮遊導電素子は、線状であり、前記アンテナ素子の通信周波数における半波長未満の長さを有する、付記１記載のアンテナ装置。
（付記３）
前記浮遊導電素子は、ループ状であり、前記アンテナ素子の通信周波数における１波長未満の長さを有する、付記１記載のアンテナ装置。
（付記４）
前記浮遊導電素子のループの内部に配設される磁性体(120)をさらに含む、付記３記載のアンテナ装置。
（付記５）
前記浮遊導電素子を複数含む、付記１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記６）
前記複数の浮遊導電素子は、前記アンテナ素子に対して三次元的に配置される、付記５記載のアンテナ装置。
（付記７）
前記アンテナ素子は、モノポールアンテナであり、
前記モノポールアンテナと電磁界結合する地板をさらに含む、付記１乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記８）
前記モノポールアンテナは、線状、逆Ｌ型、又は逆Ｆ型である、付記７記載のアンテナ装置。
（付記９）
前記アンテナ素子は、ダイポールアンテナである、付記１乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。

１００Ａ アンテナ装置
１１ アンテナエレメント
１１Ａ 給電点
１１Ｂ 先端
１１Ｃ 腹
１２ グランドプレーン
１１０Ａ 浮遊エレメント
１００Ｂ アンテナ装置
１１０Ｂ 浮遊エレメント
１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂ、１１４Ｂ 線路
１００Ａ１ アンテナ装置
１００Ｂ１ アンテナ装置
１１０Ｂ１、１１０Ｂ２、１１０Ｂ３、１１０Ｂ４、１１０Ｂ６、１１０Ｂ５ 浮遊エレメント
１００Ａ２ アンテナ装置
１１−１ アンテナエレメント
１００Ｂ２ アンテナ装置
１００Ｃ アンテナ装置
２１ アンテナエレメント
２１Ａ 給電点
２１Ｂ 折り曲げ部
２１Ｃ 先端
２１Ｄ 腹
１１０Ｃ 浮遊エレメント
１１１Ｃ、１１２Ｃ、１１３Ｃ、１１４Ｃ 線路
１００Ｃ１ アンテナ装置
１２０ 磁性体

Claims (8)

1. 給電点を有するアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子に電流が流れる方向に沿って、前記電流の腹に対応する位置で前記アンテナ素子の近傍に配設され、前記腹及び前記腹の周囲の電流分布を緩和する浮遊導電素子と
   を含む、アンテナ装置。
2. 前記浮遊導電素子は、線状であり、前記アンテナ素子の通信周波数における半波長未満の長さを有する、請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記浮遊導電素子は、ループ状であり、前記アンテナ素子の通信周波数における１波長未満の長さを有する、請求項１記載のアンテナ装置。
4. 前記浮遊導電素子のループの内部に配設される磁性体をさらに含む、請求項３記載のアンテナ装置。
5. 前記浮遊導電素子を複数含む、請求項１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
6. 前記複数の浮遊導電素子は、前記アンテナ素子に対して三次元的に配置される、請求項５記載のアンテナ装置。
7. 前記アンテナ素子は、モノポールアンテナであり、
   前記モノポールアンテナと電磁界結合する地板をさらに含む、請求項１乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。
8. 前記アンテナ素子は、ダイポールアンテナである、請求項１乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。